一种便携式小麦种子多品质无损检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种便携式小麦种子多品质无损检测装置及检测方法，该装置包括：载物台，所述载物台的底部用于放置种子样品；发光模块，所述发光模块设置在所述载物台的上部，用于为种子样品提供多种波长的光源；图像采集模块，所述图像采集模块设置在所述载物台的上部，用于采集种子样品的多普勒光谱图像；处理模块，所述处理模块与所述图像采集模块连接，基于所述多普勒光谱图像建立预测模型，并基于所述预测模型获取种子样品的品质参数的检测结果，其中，所述品质参数包括纯度信息和活力信息。本发明专利技术的便携式小麦种子多品质无损检测装置通过预测模型同时获取纯度和活力等多种品质相关信息，检测精度高，且结构简单、使用方便的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式小麦种子多品质无损检测装置及检测方法
本专利技术属于种子质量检测领域，更具体地，涉及一种便携式小麦种子多品质无损检测装置及检测方法。
技术介绍
小麦是我国重要的农作物，其种子的纯度和活力是种子质量的重要指标，是小麦的产量和品质的关键影响因素。目前小麦种子市场上具有多家生产、多家经营、多头管理的特点，种子质量良莠不齐，造成农业生产重大损失和农民利益严重受损。常规的种子质量检测方法主要包括有种子形态鉴定法、化学鉴定法、幼苗鉴定法和田间鉴定法以及SSR分子检测等，这些方法由于鉴定时间长，鉴定成本高，过程复杂，易对环境产生污染，单一方法无法同时测量不同质量指标等原因难以满足市场监管和现代农业发展的需求。光谱成像分析是一种无损、快速、简单、不需要样品预处理并将光谱信息和图像信息融为一体的分析方法，因此非常适合农产品的质量检测。近年来，依赖于研究仪器在实验室环境中应用改进技术进行农产品质量与安全检测成果较多，但如何针对种子质量设计适合实际工作环境的种子快速无损检测装置尚不多见。因此，亟需开发一种结构简单、使用方便、检测准确的小麦种子检测装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出结构简单、使用方便、检测准确的便携式小麦种子多品质无损检测装置及检测方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种便携式小麦种子多品质无损检测装置，包括：载物台，所述载物台的底部用于放置种子样品；发光模块，所述发光模块设置在所述载物台的上部，用于为种子样品提供多种波长的光源；图像采集模块，所述图像采集模块设置在所述载物台的上部，用于采集种子样品的多普勒光谱图像；处理模块，所述处理模块与所述图像采集模块连接，基于所述多普勒光谱图像建立预测模型，并基于所述预测模型获取种子样品的品质参数的检测结果，其中，所述品质参数包括纯度信息和活力信息。优选的，所述图像采集模块采用延时加均值的方法获取种子样品的多普勒光谱图像。优选的，所述发光模块采用波长分别为405nm、505nm、570nm、660nm、850nm、890nm、910nm、970nm的LED灯，相同波长的LED灯呈正方形排布，不同波长的LED灯排布的正方形中心相同。优选的，所述图像采集模块位于所述正方形的中心位置。优选的，所述发光模块照射样品时，不同波长的LED灯按预设顺序分别发光，所述图像采集模块获取不同单波长光源下种子样品的光谱图像。优选的，所述处理模块分割所述光谱图像，获取目标种子的区域；对所述区域进行标记；对标记后的图像进行灰度处理；计算灰度处理后所述区域里每个像素点的光谱反射值；获取灰度处理后所述区域里像素点个数，获得种子样品的面积参数；计算所述区域在一行上的最大距离值和一列上最大距离值的比值作为种子样品的宽长比；基于所述面积参数和宽长比，计算所述区域的圆度信息，将所述圆度信息作为图像特征值。优选的，所述处理模块采用最小二乘法构建种子品质预测方程式；基于图像特征值和所述种子品质预测方程式，获取预测模型。优选的，所述种子品质预测方程式为：Y＝a0+a1x1+…+akxk，其中a0，a1，a2…ak表示待定系数，x1，x2…xk表示通过t分布随机邻域嵌入(t-SNE)方法对不同波长下的光谱反射值和图像特征值的降维特征变量，Y为种子纯度、活力信息值。优选的，采用典型判别分析和二值化方法对所述光谱图像进行分割。优选的，所述的便携式小麦种子多品质无损检测装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块与处理模块连接。本专利技术还提供了一种便携式小麦种子多品质无损检测方法，包括：获取种子样品的多普勒光谱图像；分割所述光谱图像，获取目标种子的区域；对所述区域进行标记；对标记后的图像进行灰度处理；计算灰度处理后所述区域里每个像素点的光谱反射值；获取灰度处理后所述区域里像素点个数，获得种子样品的面积参数；计算所述区域在一行上的最大距离值和一列上最大距离值的比值作为种子样品的宽长比；基于所述面积参数和宽长比，计算所述区域的圆度信息，将所述圆度信息作为图像特征值；基于图像特征值和种子品质预测方程式，获取预测模型；基于所述预测模型获取种子样品的纯度信息和活力信息检测结果。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的便携式小麦种子多品质无损检测装置及检测方法通过预测模型同时获取纯度和活力等多种品质相关信息，能够同时实现对小麦种子的纯度和活力的鉴定，检测精度高，且不破坏样品、不污染环境，整个装置便捷，结构简单、使用方便，适合于各种场合，为解决小麦种子品质检测问题提出了新方法和新思路。本专利技术的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本专利技术的特定原理。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的附图标记通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的便携式小麦种子多品质无损检测装置的结构框图。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的便携式小麦种子多品质无损检测装置的多种不同波长LED灯布局。图3a-3h分别示出了根据本专利技术的一个实施例的便携式小麦种子多品质无损检测装置的多种不同波长LED光源下的光谱图像。图4示出了根据本专利技术的一个实施例的便携式小麦种子多品质无损检测装置的发光模块采用升压恒流方法的原理图。图5示出了根据本专利技术的一个实施例的便携式小麦种子多品质无损检测装置的种子样品纯度信息检测结果。图6示出了根据本专利技术的一个实施例的便携式小麦种子多品质无损检测装置的种子样品活力信息检测结果。附图标记说明：100、载物台；102、发光模块；104、图像采集模块；106、处理模块；110、种子样品。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的优选实施例。虽然附图中显示了本专利技术的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。根据本专利技术的一种便携式小麦种子多品质无损检测装置，包括：载物台，载物台的底部用于放置种子样品；发光模块，发光模块设置在载物台的上部，用于为种子样品提供多种波长的光源；图像采集模块，图像采集模块设置在载物台的上部，用于采集种子样品的多普勒光谱图像；处理模块，处理模块与图像采集模块连接，基于多普勒光谱图像建立预测模型，并基于预测模型获取种子样品的品质参数的检测结果，其中，所述品质参数包括纯度信息和活力信息。具体的，载物台是通过3D打印制成密闭便于取放样品的平台，采用圆柱形设计，为吸收光线采用黑色材料打印，种子样品放置区域位于圆柱体底部，圆柱体的上部放置发光模块和图像采集模块，圆柱体高4cm，即与图像采集模块距离样品为4cm是成像最佳距离。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式小麦种子多品质无损检测装置，其特征在于，包括：/n载物台，所述载物台的底部用于放置种子样品；/n发光模块，所述发光模块设置在所述载物台的上部，用于为种子样品提供多种波长的光源；/n图像采集模块，所述图像采集模块设置在所述载物台的上部，用于采集种子样品的多普勒光谱图像；/n处理模块，所述处理模块与所述图像采集模块连接，基于所述多普勒光谱图像建立预测模型，并基于所述预测模型获取种子样品的品质参数的检测结果，其中，所述品质参数包括纯度信息和活力信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种便携式小麦种子多品质无损检测装置，其特征在于，包括：
载物台，所述载物台的底部用于放置种子样品；
发光模块，所述发光模块设置在所述载物台的上部，用于为种子样品提供多种波长的光源；
图像采集模块，所述图像采集模块设置在所述载物台的上部，用于采集种子样品的多普勒光谱图像；
处理模块，所述处理模块与所述图像采集模块连接，基于所述多普勒光谱图像建立预测模型，并基于所述预测模型获取种子样品的品质参数的检测结果，其中，所述品质参数包括纯度信息和活力信息。


2.根据权利要求1所述的便携式小麦种子多品质无损检测装置，其特征在于，所述图像采集模块采用延时加均值的方法获取种子样品的多普勒光谱图像。


3.根据权利要求1所述的便携式小麦种子多品质无损检测装置，其特征在于，所述发光模块采用波长分别为405nm、505nm、570nm、660nm、850nm、890nm、910nm、970nm的LED灯，相同波长的LED灯呈正方形排布，不同波长的LED灯排布的正方形中心相同。


4.根据权利要求3所述的便携式小麦种子多品质无损检测装置，其特征在于，所述图像采集模块位于所述正方形的中心位置。


5.根据权利要求3所述的便携式小麦种子多品质无损检测装置，其特征在于，所述发光模块照射样品时，不同波长的LED灯按预设顺序分别发光，所述图像采集模块获取不同单波长光源下种子样品的光谱图像。


6.根据权利要求5所述的便携式小麦种子多品质无损检测装置，其特征在于，所述处理模块分割所述光谱图像，获取目标种子的区域；对所述区域进行标记；对标记后的图像进行灰度处理；计算灰度处理后所述区域里每个像素点的光谱反射值；
获取灰度处...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑磊，刘长虹，刘伟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34