基于近红外光谱和仿生模式识别玉米品种快速鉴别方法.pdfVIP

第29卷，第9期 光谱学与光谱分析 2009年9月 and SpectroscopySpectralAnalysis September，2009 基于近红外光谱和仿生模式识别玉米品种快速鉴别方法 苏 谦1，邬文锦1，王红武2，王库1，安 冬¨ 1．中国农业大学信息与电气工程学院，北京 100083 2．中国农业大学国家玉米改良中心，北京100094 摘要文章提出了一种采用近红外光谱快速鉴别玉米品种的新方法，并对不同品种的玉米种子建立了相 应的鉴别模型。对7个玉米品种共140个样本，通过近红外光谱仪扫描获得4 eln一1波段范围内 的光谱数据。为了消除噪声、提高数据处理效率，对原始数据进行了归一化预处理，采用固定尺寸移动窗口 window factor 渐进因子法(fix-sizedmoving evolvinganalysis)寻找特征波段，使用主成分分析(PCA)方法得 到能反映玉米种子99．96％光谱信息的5个主成分，进而利用仿生模式识别(biomimeticrecognition) pattern 方法建立玉米品种的鉴别模型。对于每个品种中的20个样本，随机挑选10个样本作为训练样本，其余10 个样本作为第一测试集，其他品种共120个样本作为第二测试集。在对第二测试集平均正确拒识率达到 99．1％的情况下，对第一测试集中的样本取得了94．3％的平均正确识别率。该方法具有较高的鉴别准确度， 可以作为一种快速无损的玉米品种鉴别方法。 关键词近红外光谱；仿生模式识别；玉米；品种答别 中图分类号：0657．3文献标识码：A 1901：10．3964／j．issm1000--0593{2009)09—2413-04 速、高效的特点[z’3]。目前近红外光谱在农产品中的应用已 引 言 经相当成熟【4。6]，所以将其用于玉米品种鉴别具有重要的理 论和现实意义。 玉米是我国苇要的农作物之一。20世纪30年代以来， 近红外光谱含有巨量信息、但是有噪声干扰、波谱重叠 农作物的杂交优势逐渐得到人们的重视，玉米的杂交一代 比较严重，所以不能直接运用原始光谱数据进行玉米种子品 (F1)品种也得到普遍推广。与此同时，假玉米种子造成的坑种鉴别。本文提出了一种基于仿生模式识别(biomimetic pat— 农害农事件时有发生，给国家和农业生产造成r很大的损 tern 失。因此，玉米种子品种鉴别是目前农业生产、作物育种和 将原始光谱进行归一化处理，进而寻找可区分波段，使用主 种子检验的蕈要问题之一。国内外种子品种鉴别的常用方法 成分分析(PCA)方法提取特定波段光谱特征信息，再利用仿 主要有形态学方法、荧光扫描鉴定法、化学鉴定法和电泳鉴 生模式识别原理建立种子鉴别模型。本文应用该方法对7个 定法。形态学方法鉴别所需时间长，而且精度不高。荧光扫 玉米品种建立了种子鉴别模型，各鉴别模型对本品种种子的 描鉴定法、化学鉴定法和电泳鉴定法等鉴别精度高，但所需 正确识别率较高且能有效拒识非本品种种子，在平均正确拒 的时间也很长，而且鉴别过程烦琐，非专业人员难以胜任， 识率为99．1％的情况下，平均正确识别率可达94．3％。 不适宜对样品进行批量快速分析和无损在线监测[