基于THz-TDS反射成像技术的玉米种子活力无损检测研究

发布时间：2022-01-25 20:13

　　应用太赫兹时域光谱反射成像技术结合广义二维相关光谱法探索玉米种子活力敏感太赫兹波段,并结合支持向量机建立快速无损判别种子活力的分析模型。实验以中地77玉米种子为例,采用人工老化方式（40℃, 100%相对湿度）将种子样本分批老化0, 1, 2, 3, 4天制备不同活力的种子样本,并按照GB/T 3543.4—1995进行种子发芽实验;同时采用Terapluse 4000太赫兹时域光谱仪及反射成像附件采集上述不同老化程度种子样本的太赫兹光谱图像。由于玉米种子的胚乳和种胚的成分差异显著,为探究种子不同组织在老化过程中与活力的相关性,本实验首先采用双高斯滤波器对THz图像中的像素点光谱消噪、峰峰值差分重构图像增强以及阈值分割等预处理无损提取玉米种子不同组织太赫兹吸光度谱。然后以老化天数为扰动量,针对上述提取的样本胚乳和种胚光谱分别作广义二维相关分析,根据实验中同步谱和异步谱中自动峰与交叉峰位置初步解析,可得到与种子活力关系密切的THz波段主要集中在75和36 cm^-1区域,同时75和36 cm^-1处的光谱信息存在强烈的协同变化且变化方向一致。种子活... 

【文章来源】：光谱学与光谱分析. 2020,40(09)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

玉米种子THz光谱反射成像实验

为准确提取光谱信息, 实验首先针对任一像素点光谱采用双高斯滤波消噪法去除系统和环境噪声; 然后采用峰峰值差分重构对样本图像进行重构增强, 以获取表征不同组织区域的清晰轮廓(其中胚乳15.5～17 ps, 胚19～23 ps); 最后采用最大值法及迭代法分别进行图像灰度化和阈值分割提取胚乳和种胚的位置信息。 具体处理流程如图2和图3所示。从图2和图3中可以看出经过预处理后图像轮廓信息更为明显。 根据上述预处理得到的胚乳和种胚的目标区域可以提取出各像素点THz光谱, 计算其平均值得到胚乳和种胚的平均光谱。 图4所示即为经过上述提取步骤得到老化1 d后的种子样本的种胚和胚乳平均光谱, 从图中可以看出吸光度谱在<10 cm-1以及>65 cm-1处存在较为明显的差异。

从图2和图3中可以看出经过预处理后图像轮廓信息更为明显。 根据上述预处理得到的胚乳和种胚的目标区域可以提取出各像素点THz光谱, 计算其平均值得到胚乳和种胚的平均光谱。 图4所示即为经过上述提取步骤得到老化1 d后的种子样本的种胚和胚乳平均光谱, 从图中可以看出吸光度谱在<10 cm-1以及>65 cm-1处存在较为明显的差异。图4 老化1 d胚乳和种胚THz平均光谱

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于网格搜索和交叉验证支持向量机的地表土壤容重预测[J]. 郭李娜,樊贵盛.  土壤通报. 2018(03)
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本文编号：3609139