[发明专利]一种谷物种子冻伤表征及识别方法

说明书

本发明公开了一种谷物种子冻伤表征及识别方法。将谷物种子置于不同条件下获取不同冻伤情况结果；测定理化参数，根据种皮和种胚的显微特征情况，对谷物种子进行冻伤表征分类；采集光谱数据并预处理；利用二维相关分析方法和波段提取方法对预处理光谱进行处理获得两种特征波段确定最终特征波段；建立谷物种子的分类模型并进行检测识别。本发明可对冻伤谷物种子进行表征并实现谷物种子冻伤情况的识别，对于谷物种子损伤的表征直观、清楚，具有明确谷物种子损伤机理，并实现无损测定和分类效果好等优点。

技术领域

本发明涉及农产品(谷物种子)品质检测技术领域的种子损伤表征和识别方法，具体是涉及了一种利用相关理化参数和显微图像表征种子品质和利用二维相关同步谱结合相关特征波段提取方法提取光谱数据的特征波段识别谷物种子冻伤情况的方法。

背景技术

种子冻伤是农业灾害的一种，经过低温冻伤的种子，内部的成分物质会发生变化，这对种子的后续萌发，根系的生长，生长发育都有很大的影响。种子冻伤与种子的含水量、遭受冻伤的温度和持续时间有很大的关系，有研究表明：种子含水量越高、冻伤的温度越低和持续时间越长，种子冻伤情况越严重。因此，种子冻伤检测且检测其冻伤情况非常有必要。

通过查阅资料，对于种子冻伤的检测，没有一个统一的标准，大多数通过种子发芽率的高低来判定，有成芳等人(中国专利CN 108444928B)用发芽率作为确定种子冻伤情况的指标，Zhang等人(Classification of Frozen Corn Seeds Using Hyperspectral VIS/NIR Reflectance Imaging，2019)则用电导率作为确定种子冻伤情况的指标，虽然这些都可以作为参考指标，但是对于种子发生冻伤后，其内部到底发生怎样的变化，对种皮和种胚变化机理的探究非常有必要。

二维相关分析方法是通过对不同干扰下光谱的进行分析，得到同步二维相关谱和异步二维相关谱，具有简便、快速，无需对待测样品进行分离，对于复杂体系的鉴别研究，具有一定实际意义。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种谷物种子冻伤表征及识别方法，通过利用相关理化参数和显微图像来表征冻伤谷物种子品质，并探索其内部变化机理，将谷物种子分类为正常、轻微冻伤与严重冻伤三类，具有无损和分类效果好等优点，通过采集待测谷物种子的光谱数据并进行相关的数据处理，解决了谷物种子冻伤情况分类检测研究的需求性。

本发明采用如下技术方案的方法的步骤如下：

1)将一定含水量的谷物种子置于不同的冻伤温度下并冻伤不同的时间，获取不同冻伤情况的谷物种子；

2)测定不同冻伤情况的谷物种子的理化参数，并根据种皮和种胚的显微特征情况，对谷物种子进行冻伤表征，根据表征的情况，将谷物种子分为正常、轻微冻伤和严重冻伤的三个类别；

3)采集不同冻伤情况的谷物种子的光谱数据，并用预处理方法对光谱数据进行预处理获得预处理光谱；

4)一方面，利用二维相关分析方法对预处理光谱进行分析获得二维相关同步谱，再根据二维相关同步谱对角矩阵提取的几个特征波段作为第一特征波段；另一方面，利用波段提取方法提取预处理光谱的特征波段作为第二特征波段；结合第一特征波段和第二特征波段确定最终特征波段；

5)建立谷物种子的分类模型并进行检测识别。

所述步骤1)中，要求谷物种子的含水率为20％-35％，冻伤温度为-5℃～-20℃，冻伤时间为2h-10h。

所述步骤2)具体为：

所述的理化参数包括种子相关酶(过氧化氢酶、过氧化物酶)的活性、蛋白质的含量等；

所述的谷物种子为玉米种子；

根据种子的理化性质变化情况将种子冻伤情况进行不同类别划分，具体为：