一种多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法及系统，包括：获取待识别滇龙胆切片样本；利用LIBS光谱仪采集待识别滇龙胆切片样本不同位置的光谱数据，得待识别滇龙胆LIBS光谱数据；根据波长与元素之间的对应关系，对待识别滇龙胆LIBS光谱数据进行筛选，确定筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据；利用NIR光谱仪采集待识别滇龙胆切片样本的像素点光谱数据，得待识别滇龙胆近红外光谱数据；采用主成分分析方法对上述光谱数据进行降维和融合，得待识别融合光谱数据；根据待识别融合光谱数据，采用偏最小二乘判别分析方程确定待识别滇龙胆切片样本的种类。通过本发明专利技术的上述方法及系统，实现野生滇龙胆快速的实时识别，提高识别的精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法及系统
本专利技术涉及滇龙胆识别
，特别是涉及一种多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法及系统。
技术介绍
多年生草本植物滇龙胆(GentianarigescensFranch)的根及根茎作为中药龙胆使用，为泻肝胆火的良药。现代植物化学与药理学研究表明，滇龙胆有保肝、消炎、镇痛、抗病毒等药理作用，龙胆苦苷、獐牙菜苦苷、马钱苷酸、当药苷等环烯醚萜苷类成分是其发挥药理作用的主要物质基础。龙胆植物多生长在高山或高原，生长环境和生长气候等条件极端、多变。目前，滇龙胆的主要分布区域为云南、四川、贵州、广西等。由于温度、降水量、土壤有机含量等因素的差异，滇龙胆的生长代谢受到影响。由于滇龙胆生长环境和生长年限的差异，家种和野生在某些方面都存在明显的差别：1)外观上，野生的瘦弱紧实，家种的肥硕松泡；2)野生的生长年限一般较长，成分均衡丰富，疗效较好，家种的药材存在种植技术不规范，激素滥用等问题。所以，中药材滇龙胆的野生识别显得尤为重要。传统的野生滇龙胆识别方法主要通过化学方法来实现，即测量滇龙胆中各种营养成分的组成比例和含量值来确定滇龙胆的来源，这种方法重复性好，准确率高，但是劳动成本高，操作复杂，从采样到结果输出有很长时间，不能适应市场实时、快速检测的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法及系统，解决现有技术中劳动成本高、操作复杂的问题，实现野生滇龙胆快速的实时识别，提高识别的精确性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法，包括：获取待识别滇龙胆切片样本；利用LIBS光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本不同位置的光谱数据，得到待识别滇龙胆LIBS光谱数据；所述待识别滇龙胆LIBS光谱数据中包括多条待识别滇龙胆LIBS光谱；根据波长与元素之间的对应关系，对所述待识别滇龙胆LIBS光谱数据中的每条待识别滇龙胆LIBS光谱的波长进行筛选，确定筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据；利用NIR光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本的像素点光谱数据，得到待识别滇龙胆近红外光谱数据；所述待识别滇龙胆近红外光谱数据中包括多条待识别滇龙胆近红外光谱；采用主成分分析方法对所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据和所述待识别滇龙胆近红外光谱数据进行降维和融合，得到待识别融合光谱数据；根据所述待识别融合光谱数据，采用偏最小二乘判别分析方程确定待识别滇龙胆切片样本的种类；所述种类包括家种滇龙胆和野生滇龙胆。可选的，所述采用主成分分析方法对所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据和所述待识别滇龙胆近红外光谱数据进行降维和融合，得到待识别融合光谱数据，具体包括：根据所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据确定待识别滇龙胆LIBS光谱矩阵；根据所述待识别滇龙胆LIBS光谱矩阵采用主成分分析方法，得到第一投影向量集合；所述第一投影向量集合中包括多个第一投影向量，每个所述第一投影向量对应不同的贡献率值；选取所述第一投影向量集合中贡献率值最大的8个第一投影向量作为待识别滇龙胆LIBS光谱投影向量；根据所述待识别滇龙胆LIBS光谱矩阵和所述待识别滇龙胆LIBS光谱投影向量确定待识别滇龙胆LIBS得分矩阵；根据所述待识别滇龙胆近红外光谱数据确定待识别滇龙胆近红外光谱矩阵；根据所述待识别滇龙胆近红外光谱矩阵采用主成分分析方法，得到第二投影向量集合；所述第二投影向量集合中包括多个第二投影向量，每个所述第二投影向量对应不同的贡献率值；选取所述第二投影向量集合中贡献率值最大的3个第二投影向量作为待识别滇龙胆近红外光谱投影向量；根据所述待识别滇龙胆近红外光谱矩阵和所述待识别滇龙胆近红外光谱投影向量确定待识别滇龙胆近红外得分矩阵；将所述待识别滇龙胆LIBS得分矩阵和所述待识别滇龙胆近红外得分矩阵进行融合，得到待识别融合光谱数据。可选的，所述根据所述待识别融合光谱数据，采用偏最小二乘判别分析方程确定待识别滇龙胆切片样本的种类，具体包括：根据公式确定判别系数；其中，Y为判别系数，p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9,p10和p11均为待识别融合光谱数据；当|Y-1|＜0.5时，确定待识别滇龙胆切片样本为家种滇龙胆；当|Y-2|＜0.5时，确定待识别滇龙胆切片样本为野生滇龙胆。可选的，所述采用主成分分析方法对所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据和所述待识别滇龙胆近红外光谱数据进行降维和融合，得到待识别融合光谱数据，之前还包括：采用面积归一化方法分别对所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据和所述待识别滇龙胆近红外光谱数据进行处理，得到归一化待识别滇龙胆LIBS光谱数据和归一化待识别滇龙胆近红外光谱数据。可选的，所述利用NIR光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本的像素点光谱数据，得到待识别滇龙胆近红外光谱数据，之后还包括：采用小波去噪方法和移动窗口方法对所述待识别滇龙胆近红外光谱数据中的每条待识别滇龙胆近红外光谱进行去噪，得到去噪待识别滇龙胆近红外光谱数据。可选的，所述利用LIBS光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本不同位置的光谱数据，得到待识别滇龙胆LIBS光谱数据，之后还包括：采用小波去噪方法对所述待识别滇龙胆LIBS光谱数据中的每条待识别滇龙胆LIBS光谱进行去噪，得到去噪待识别滇龙胆LIBS光谱数据。一种多源光谱融合的滇龙胆种类识别系统，包括：切片样本获取模块，用于获取待识别滇龙胆切片样本；待识别滇龙胆LIBS光谱数据获得模块，用于利用LIBS光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本不同位置的光谱数据，得到待识别滇龙胆LIBS光谱数据；所述待识别滇龙胆LIBS光谱数据中包括多条待识别滇龙胆LIBS光谱；筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据确定模块，用于根据波长与元素之间的对应关系，对所述待识别滇龙胆LIBS光谱数据中的每条待识别滇龙胆LIBS光谱的波长进行筛选，确定筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据；待识别滇龙胆近红外光谱数据获得模块，利用NIR光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本的像素点光谱数据，得到待识别滇龙胆近红外光谱数据；所述待识别滇龙胆近红外光谱数据中包括多条待识别滇龙胆近红外光谱；待识别融合光谱数据获得模块，用于采用主成分分析方法对所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据和所述待识别滇龙胆近红外光谱数据进行降维和融合，得到待识别融合光谱数据；识别模块，用于根据所述待识别融合光谱数据，采用偏最小二乘判别分析方程确定待识别滇龙胆切片样本的种类；所述种类包括家种滇龙胆和野生滇龙胆。可选的，所述待识别融合光谱数据获得模块具体包括：LIBS光谱矩阵确定单元，用于根据所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据确定待识别滇龙胆LIBS光谱矩阵；第一投影向量集合获得单元，用于根据所述待识别滇龙胆LIBS光谱矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法，其特征在于，包括：/n获取待识别滇龙胆切片样本；/n利用LIBS光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本不同位置的光谱数据，得到待识别滇龙胆LIBS光谱数据；所述待识别滇龙胆LIBS光谱数据中包括多条待识别滇龙胆LIBS光谱；/n根据波长与元素之间的对应关系，对所述待识别滇龙胆LIBS光谱数据中的每条待识别滇龙胆LIBS光谱的波长进行筛选，确定筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据；/n利用NIR光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本的像素点光谱数据，得到待识别滇龙胆近红外光谱数据；所述待识别滇龙胆近红外光谱数据中包括多条待识别滇龙胆近红外光谱；/n采用主成分分析方法对所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据和所述待识别滇龙胆近红外光谱数据进行降维和融合，得到待识别融合光谱数据；/n根据所述待识别融合光谱数据，采用偏最小二乘判别分析方程确定待识别滇龙胆切片样本的种类；所述种类包括家种滇龙胆和野生滇龙胆。/n

【技术特征摘要】
1.一种多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法，其特征在于，包括：
获取待识别滇龙胆切片样本；
利用LIBS光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本不同位置的光谱数据，得到待识别滇龙胆LIBS光谱数据；所述待识别滇龙胆LIBS光谱数据中包括多条待识别滇龙胆LIBS光谱；
根据波长与元素之间的对应关系，对所述待识别滇龙胆LIBS光谱数据中的每条待识别滇龙胆LIBS光谱的波长进行筛选，确定筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据；
利用NIR光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本的像素点光谱数据，得到待识别滇龙胆近红外光谱数据；所述待识别滇龙胆近红外光谱数据中包括多条待识别滇龙胆近红外光谱；
采用主成分分析方法对所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据和所述待识别滇龙胆近红外光谱数据进行降维和融合，得到待识别融合光谱数据；
根据所述待识别融合光谱数据，采用偏最小二乘判别分析方程确定待识别滇龙胆切片样本的种类；所述种类包括家种滇龙胆和野生滇龙胆。


2.根据权利要求1所述的多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法，其特征在于，所述采用主成分分析方法对所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据和所述待识别滇龙胆近红外光谱数据进行降维和融合，得到待识别融合光谱数据，具体包括：
根据所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据确定待识别滇龙胆LIBS光谱矩阵；
根据所述待识别滇龙胆LIBS光谱矩阵采用主成分分析方法，得到第一投影向量集合；所述第一投影向量集合中包括多个第一投影向量，每个所述第一投影向量对应不同的贡献率值；
选取所述第一投影向量集合中贡献率值最大的8个第一投影向量作为待识别滇龙胆LIBS光谱投影向量；
根据所述待识别滇龙胆LIBS光谱矩阵和所述待识别滇龙胆LIBS光谱投影向量确定待识别滇龙胆LIBS得分矩阵；
根据所述待识别滇龙胆近红外光谱数据确定待识别滇龙胆近红外光谱矩阵；
根据所述待识别滇龙胆近红外光谱矩阵采用主成分分析方法，得到第二投影向量集合；所述第二投影向量集合中包括多个第二投影向量，每个所述第二投影向量对应不同的贡献率值；
选取所述第二投影向量集合中贡献率值最大的3个第二投影向量作为待识别滇龙胆近红外光谱投影向量；
根据所述待识别滇龙胆近红外光谱矩阵和所述待识别滇龙胆近红外光谱投影向量确定待识别滇龙胆近红外得分矩阵；
将所述待识别滇龙胆LIBS得分矩阵和所述待识别滇龙胆近红外得分矩阵进行融合，得到待识别融合光谱数据。


3.根据权利要求1所述的多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法，其特征在于，所述根据所述待识别融合光谱数据，采用偏最小二乘判别分析方程确定待识别滇龙胆切片样本的种类，具体包括：
根据公式确定判别系数；其中，Y为判别系数，p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9,p10和p11均为待识别融合光谱数据；
当|Y-1|＜0.5时，确定待识别滇龙胆切片样本为家种滇龙胆；
当|Y-2|＜0.5时，确定待识别滇龙胆切片样本为野生滇龙胆。


4.根据权利要求1所述的多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法，其特征在于，所述采用主成分分析方法对所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据和所述待识别滇龙胆近红外光谱数据进行降维和融合，得到待识别融合光谱数据，之前还包括：
采用面积归一化方法分别对所述筛选待识别滇龙胆LIBS光谱数据和所述待识别滇龙胆近红外光谱数据进行处理，得到归一化待识别滇龙胆LIBS光谱数据和归一化待识别滇龙胆近红外光谱数据。


5.根据权利要求1所述的多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法，其特征在于，所述利用NIR光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本的像素点光谱数据，得到待识别滇龙胆近红外光谱数据，之后还包括：
采用小波去噪方法和移动窗口方法对所述待识别滇龙胆近红外光谱数据中的每条待识别滇龙胆近红外光谱进行去噪，得到去噪待识别滇龙胆近红外光谱数据。


6.根据权利要求1所述的多源光谱融合的滇龙胆种类识别方法，其特征在于，所述利用LIBS光谱仪采集所述待识别滇龙胆切片样本不...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明华，孔汶汶，孙永祺，
申请(专利权)人：杭州岚达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33