[发明专利]基于高光谱成像技术预测枸杞子中圣草酚含量的方法

说明书

本发明公开了一种基于高光谱成像技术预测枸杞子中圣草酚含量的模型建立方法及含量测定方法。该方法包括如下步骤：1)对样本用高光谱成像系统进行光谱扫描，收集400到1000nm以及1000到2400nm的高光谱数据；2)将原始的高光谱数据依次进行RAD校正、采用平场域处理方法转换为相对反射率数据、多元散射校正法处理、主成分分析降维；对有效波段进行主成分分析，得到主要光谱信息；3)将主要光谱信息与圣草酚含量利用主成分回归进行建模，得到枸杞子中圣草酚含量的预测模型；4)将待测样品按照上述1)—2)的步骤处理，将得到的主要光谱信息输入预测模型，计算得到待测样品中圣草酚含量。

技术领域

本发明属于中药材品质鉴定领域，具体涉及一种基于高光谱成像技术预测枸杞子中圣草酚含量的方法。

背景技术

枸杞资源在我国分布广泛且品种繁多，依据《中国植物志》描述，枸杞属植物在我国有7种3变种，原产我国北部如河北北部、内蒙古、山西北部、陕西北部、甘肃、宁夏、青海、新疆有野生，由于果实入药而逐渐实行栽培，现多以栽培为主。经多方考证，现已将宁夏定位药用枸杞子的道地产区。但由于品种丰富、产地较多，各地气温、降水、日照等诸多环境因素影响，枸杞子的质量各有高低，具体表现为枸杞子的内含成分存差异。在市场流通中多依据经验鉴别与传统化学成分含量鉴别的方法。经验鉴别误差较大，主观性较强，化学检验操作方法复杂费时费力。

近年来高光谱成像技术取得了飞速的发展，从最早应用于航空航天领域。再发展至地质勘探，矿石识别。紧接着又步入农业领域，对农作物质量进行评价，种类进行区分。因此将高光谱成像技术引入中药领域进行中药鉴定的技术革新成为可能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种基于高光谱成像技术预测枸杞子中圣草酚含量的模型建立方法。

本发明所提供的基于高光谱成像技术预测枸杞子中圣草酚含量的模型建立方法，包括如下步骤：

1)样本光谱建立：

收集不同品种和产地的枸杞子干品作为样本集；对所述样本集中的样本用高光谱成像系统进行光谱扫描，收集400到1000nm以及1000到2400nm的高光谱数据，得到样本集光谱；

2)样本光谱预处理：

a1)将样本原始的高光谱数据进行RAD(Radiometric calibration辐射校准)校正；

b1)将RAD校正后的数据采用平场域处理方法转换为相对反射率数据；

c1)将所述相对反射率数据用多元散射校正法处理；

d1)将多元散射校正后的相对反射率数据进行主成分分析降维，利用降维后因子进行主成分回归分析，选取回归方程R与R方在大于0.99以上时首次出现数值稳定不变时所对应的因子数为最适因子数；

e1)将多元散射校正后的相对反射率数据与化学法所测得样本集中的圣草酚含量进行相关性分析，将相关系数大于0.4且显著性检验t检验达到极显著水平的波段筛选出来确定为有效波段；

f1)基于d1)筛选出的最为合适的因子数目，对有效波段进行主成分分析去除多余光谱信息，得到主要光谱信息；

3)建立校正模型：将由样本集光谱得到的主要光谱信息与化学法所测得的圣草酚含量利用主成分回归进行建模，得到枸杞子中圣草酚含量的预测模型。

上述方法步骤1)中，所述样本集中的样本数量大于等于100个。

上述方法步骤1)中，所述高光谱成像系统具体为HySpex系列高光谱成像光谱仪。