一种检测水稻中重金属镉的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种检测水稻中重金属镉的方法及系统，涉及农业检测技术领域，本发明专利技术通过获取样本台区域的整体图像信息，并在所述整体图像信息中提取出待检测样本的特征参数；基于所述特征参数生成光谱成像系统的扫描路径信息，并将所述扫描路径信息传送至光谱成像系统的控制终端；基于所述扫描路径信息控制光谱成像系统按预设扫描路径对待检测样本进行扫描，从而获得待检测样本的反射光谱图像；对所述反射光谱图像进行校正处理，并在校正处理后的反射光谱图像中提取出预设感兴趣区域的光谱反射率平均值；根据所述光谱反射率平均值确定出各个预设感兴趣区域的重金属镉的含量值，有利于提高检测效率，同时还实现了无损检测的功能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种检测水稻中重金属镉的方法及系统


[0001]本专利技术涉及农业检测
，尤其涉及一种检测水稻中重金属镉的方法及系统。

技术介绍

[0002]镉是一种通过工业生产和农业实践广泛传播的银白色有毒金属污染物，主要应用于电池和颜料的生产中，具有不可降解性和积聚性，是环境中毒性最强的重金属之一。镉普遍存在于环境中，会通过水源、土壤、空气流动等进入生态系统内循环，其中土壤中的镉可被水稻根系吸收到体内，严重影响水稻的正常生长，并通过食物链对人体健康造成危害。并且，不同水稻部位对重金属镉的累积效应也不同。因此在水稻重金属镉检测的过程中，往往需要对水稻不同部分进行相应的镉含量检测。但常规的检测方法操作繁琐、耗时耗力且灵敏度低，自动化程度低，难以满足快速、无损检测的要求。因此，快速、高效和精准检测农作物重金属对有效监测农作物生长，早发现早防治农作物毒害胁迫，培育高产量、高品质的农作物及实现绿色农业发展具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种检测水稻中重金属镉的方法及系统。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]本专利技术第一方面公开了一种检测水稻中重金属镉的方法，包括如下步骤：
[0006]获取样本台区域的整体图像信息，并在所述整体图像信息中提取出待检测样本的特征参数；
[0007]基于所述特征参数生成光谱成像系统的扫描路径信息，并将所述扫描路径信息传送至光谱成像系统的控制终端；
[0008]基于所述扫描路径信息控制光谱成像系统按预设扫描路径对待检测样本进行扫描，从而获得待检测样本的反射光谱图像；
[0009]对所述反射光谱图像进行校正处理，并在校正处理后的反射光谱图像中提取出预设感兴趣区域的光谱反射率平均值；
[0010]根据所述光谱反射率平均值确定出各个预设感兴趣区域的重金属镉的含量值。
[0011]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，在所述整体图像信息中提取出待检测样本的特征参数，具体包括如下步骤：
[0012]通过大数据网络获取预设检测样本的图像信息，建立数据库，并将所述预设检测样本的图像信息导入所述数据库中，得到预设检测样本的图像信息数据库；
[0013]将所述样本台区域的整体图像信息导入所述预设检测样本的图像信息数据库中进行识别，得到识别结果；
[0014]根据所述识别结果判断所述样本台区域中是否存在预设检测样本；
[0015]若存在，则基于整体图像信息提取出待检测样本的特征参数。
[0016]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，基于所述特征参数生成光谱成像系统的扫描路径信息，并将所述扫描路径信息传送至光谱成像系统的控制终端，具体包括如下步骤：
[0017]获取光谱成像系统扫描时的最大扫描区域范围，并以所述最大扫描区域范围为基准将所述待检测样本分割为若干个子扫描区域；
[0018]分别确定出若干个所述子扫描区域的中心位置点，并根据所述中心位置点与子扫描区域生成一条或多条扫描路径信息，并得到所述一条或多条扫描路径的路径值；
[0019]建立大小排列图表，将所述一条或多条扫描路径的路径值导入所述大小排列图表，并由所述大小排列图表中提取出最小路径值的扫描路径；
[0020]将所述最小路径值的扫描路径作为最终的扫描路径信息传送至光谱成像系统的控制终端上。
[0021]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，在基于所述扫描路径信息控制光谱成像系统按预设扫描路径对待检测样本进行扫描之前的步骤，还包括对光谱成像系统进行调试的步骤：
[0022]获取光谱成像系统中CCD相机下表面与待检测样品上表面之间的实际距离值，并计算所述实际距离值与预设距离值之间的差值，得到距离差值；
[0023]判断所述距离差值是否位于预设阈值范围内；
[0024]若不位于，则生成第一修正信息，对所述CCD相机位置进行修正；
[0025]若位于，则控制样本台按照预设速度移动，并通过CCD相机获取各个子扫描区域的调试图像信息；
[0026]由所述调试图像信息中提取出各个子扫描区域中待检测样本的轮廓形状信息；
[0027]判断轮廓形状信息与预设轮廓是否相同；
[0028]若不同，则生成第二修正信息，对样本台预设移动速度进行修正。
[0029]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，对所述反射光谱图像进行校正处理，并在校正处理后的反射光谱图像中提取出预设感兴趣区域的光谱反射率平均值，具体包括如下步骤：
[0030]对所述反射光谱图进行校正处理，从而得到预设感兴趣区域的高光谱反射率图像；
[0031]根据所述光谱反射率图像获取得到预设感兴趣区域中目标区域与背景区域的反射率光谱曲线，并将两条反射率光谱曲线进行比较，从而得到目标区域与背景区域中差异最大的第一光谱波长与差异最小的第二光谱波长；
[0032]对所述第一光谱波长与第二光谱波长进行比值处理，从而获的预设感兴趣区域中目标区域与背景区域的比值图像；
[0033]对所述比值图形进行阈值分割，从而获得灰度化掩模图像，对所述灰度化掩模图像进行去阴影处理，从而获得二值化掩模图像；
[0034]将所述二值化掩模图像应用于所述反射光谱图像中，得到掩模后的预设感兴趣区域的述反射光谱图像；
[0035]基于所述掩模后的预设感兴趣区域的述反射光谱图像获得预设感兴趣区域的光谱反射率平均值。
[0036]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，根据所述光谱反射率平均值确定出各个预设感兴趣区域的重金属镉的含量值，具体包括如下步骤：
[0037]通过大数据网络获取不同感兴趣区域在不同光谱反射率平均值所对应的标准重金属镉含量值，并建立预测数据库；
[0038]分别获取不同预设感兴趣区域的光谱反射率平均值；
[0039]将所述不同预设感兴趣区域的光谱反射率平均值导入所述预测数据库中，从而确定出不同预设感兴趣区域所对应的重金属镉的含量值。
[0040]本专利技术另一方面公开了一种检测水稻中重金属镉的系统，所述系统包括储存器与处理器，所述储存器包括检测水稻中重金属镉的方法程序，所述储存器包括检测水稻中重金属镉的方法程序被处理器执行时，实现如下步骤：
[0041]获取样本台区域的整体图像信息，并在所述整体图像信息中提取出待检测样本的特征参数；
[0042]基于所述特征参数生成光谱成像系统的扫描路径信息，并将所述扫描路径信息传送至光谱成像系统的控制终端；
[0043]基于所述扫描路径信息控制光谱成像系统按预设扫描路径对待检测样本进行扫描，从而获得待检测样本的反射光谱图像；
[0044]对所述反射光谱图像进行校正处理，并在校正处理后的反射光谱图像中提取出预设感兴趣区域的光谱反射率平均值；
[0045]根据所述光谱反射率平均值确定出各个预设感兴趣区域的重金属镉的含量值。
[0046]进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测水稻中重金属镉的方法，其特征在于，包括如下步骤：获取样本台区域的整体图像信息，并在所述整体图像信息中提取出待检测样本的特征参数；基于所述特征参数生成光谱成像系统的扫描路径信息，并将所述扫描路径信息传送至光谱成像系统的控制终端；基于所述扫描路径信息控制光谱成像系统按预设扫描路径对待检测样本进行扫描，从而获得待检测样本的反射光谱图像；对所述反射光谱图像进行校正处理，并在校正处理后的反射光谱图像中提取出预设感兴趣区域的光谱反射率平均值；根据所述光谱反射率平均值确定出各个预设感兴趣区域的重金属镉的含量值。2.根据权利要求1所述的一种检测水稻中重金属镉的方法，其特征在于，在所述整体图像信息中提取出待检测样本的特征参数，具体包括如下步骤：通过大数据网络获取预设检测样本的图像信息，建立数据库，并将所述预设检测样本的图像信息导入所述数据库中，得到预设检测样本的图像信息数据库；将所述样本台区域的整体图像信息导入所述预设检测样本的图像信息数据库中进行识别，得到识别结果；根据所述识别结果判断所述样本台区域中是否存在预设检测样本；若存在，则基于整体图像信息提取出待检测样本的特征参数。3.根据权利要求1所述的一种检测水稻中重金属镉的方法，其特征在于，基于所述特征参数生成光谱成像系统的扫描路径信息，并将所述扫描路径信息传送至光谱成像系统的控制终端，具体包括如下步骤：获取光谱成像系统扫描时的最大扫描区域范围，并以所述最大扫描区域范围为基准将所述待检测样本分割为若干个子扫描区域；分别确定出若干个所述子扫描区域的中心位置点，并根据所述中心位置点与子扫描区域生成一条或多条扫描路径信息，并得到所述一条或多条扫描路径的路径值；建立大小排列图表，将所述一条或多条扫描路径的路径值导入所述大小排列图表，并由所述大小排列图表中提取出最小路径值的扫描路径；将所述最小路径值的扫描路径作为最终的扫描路径信息传送至光谱成像系统的控制终端上。4.根据权利要求1所述的一种检测水稻中重金属镉的方法，其特征在于，在基于所述扫描路径信息控制光谱成像系统按预设扫描路径对待检测样本进行扫描之前的步骤，还包括对光谱成像系统进行调试的步骤：获取光谱成像系统中CCD相机下表面与待检测样品上表面之间的实际距离值，并计算所述实际距离值与预设距离值之间的差值，得到距离差值；判断所述距离差值是否位于预设阈值范围内；若不位于，则生成第一修正信息，对所述CCD相机位置进行修正；若位于，则控制样本台按照预设速度移动，并通过CCD相机获取各个子扫描区域的调试图像信息；由所述调试图像信息中提取出各个子扫描区域中待检测样本的轮廓形状信息；
判断轮廓形状信息与预设轮廓是否相同；若不同，则生成第二修正信息，对样本台预设移动速度进行修正。5.根据权利要求1所述的一种检测水稻中重金属镉的方法，其特征在于，对所述反射光谱图像进行校正处理，并在校正处理后的反射光谱图像中提取出预设感兴趣区域的光谱反射率平均值，具体包括如下步骤：对所述反射光谱图进行校正处理，从而得到预设感兴趣区域的高光谱反射率图像；根据所述光谱反射率图像获取得到预设感兴趣区域中目标区域与背景区域的反射率光谱曲线，并将两条反射率光谱曲线进行比较，从而得到目标区域与背景区域中差异最大的第一光谱波长与差异最小的第二光谱波长；对所述第一光谱波长与第二光谱波长进行比值处理，从而获的预设感兴趣区域中目标区域与背景区域的比值图像；对所述比值图形进行阈值分割，从而获得灰度化掩模图像，对所述灰度化掩模图像进行去阴影处理，从而获得二值化掩模图像；将所述二值化掩模图像应用于所述反射光谱图像中，得到掩模后的预设感兴趣区域的述反射光谱图像；基于所述掩模后的预设感兴趣区域的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洁敏，龚浩如，陶曙华，陈祖武，陈英姿，苗雪雪，陈彦成，
申请(专利权)人：湖南省水稻研究所，
类型：发明
国别省市：