本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)技術(shù)，尤其涉及一種種子光譜檢測方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

種子檢測是指一種利用科學(xué)、先進(jìn)和標(biāo)準(zhǔn)的方法，對種子樣品的質(zhì)量進(jìn)行檢測、分析、鑒定，以判斷其質(zhì)量優(yōu)劣的技術(shù)。其中，種子檢測所檢測的指標(biāo)主要包括凈度、純度、生活力、活力、成熟度、損傷等。

目前，對種子的檢測除了采用發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)的測定和生體染色等常規(guī)方法之外，在細(xì)胞學(xué)、形態(tài)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、分子生物學(xué)等領(lǐng)域還有一些特殊檢驗方法，例如：空心測定、紙上熒光團(tuán)法、高滲發(fā)芽法、化學(xué)法、種皮結(jié)構(gòu)顯微法等。但是，在采用上述這些方法對種子進(jìn)行檢測的過程中，都會對種子造成破壞，無法滿足實際使用時的需求。例如：在采用化學(xué)法對種子進(jìn)行檢測時，需要通過化學(xué)試劑與種子產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)來獲取種子的檢測結(jié)果，使得被化學(xué)式試劑接觸后的種子破壞。

因此，如何實現(xiàn)對種子的無損檢測是一個亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種種子光譜檢測方法和系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中如何實現(xiàn)對種子的無損檢測的技術(shù)問題。

本發(fā)明第一方面提供一種種子光譜檢測系統(tǒng)，包括：暗箱和處理設(shè)備；

所述暗箱內(nèi)包括：種子承載臺、發(fā)光二極管LED光源單元、光譜儀、電源；

所述電源與所述LED光源單元電連接；

所述LED光源單元向所述種子承載臺上的待檢測種子發(fā)出單色光，以激發(fā)所述種子產(chǎn)生反射光和熒光；

所述光譜儀采集所述反射光和所述熒光，獲取反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)；

所述光譜儀與所述處理設(shè)備電連接，所述光譜儀將所述反射光光譜數(shù)據(jù)和所述熒光光譜數(shù)據(jù)傳輸給所述處理設(shè)備。

可選的，所述暗箱內(nèi)還包括：濾光片和光纖；

所述濾光片通過所述光纖與所述光譜儀連接；

所述光譜儀采集經(jīng)過所述濾光片過濾后的反射光和熒光。

可選的，所述LED光源單元的數(shù)量為一個或多個。

可選的，所述LED光源單元的數(shù)量為多個時，多個所述LED光源單元以所述種子承載臺的中心軸為圓心均勻分布。

可選的，所述種子承載臺通過安裝柱固定安裝在所述暗箱的底部；

所述安裝柱包括：第一柱體、第二柱體、固定件，所述第一柱體的底部固定在所述暗箱的底部，且所述第一柱體為空心柱體，所述第一柱體的內(nèi)徑大于所述第二柱體的外徑；

所述第二柱體可活動插入所述第一柱體內(nèi)，由所述固定件將所述第一柱體和所述第二柱體固定連接。

可選的，所述暗箱內(nèi)還包括：彈性部件；

所述彈性部件套設(shè)在所述安裝柱外側(cè)，且位于所述種子承載臺與所述暗箱的底部之間。

可選的，所述暗箱內(nèi)還設(shè)有為所述LED光源單元散熱的散熱器。

本發(fā)明第二方面提供一種種子光譜檢測方法，包括：

向待檢測種子發(fā)出單色光，以激發(fā)所述種子產(chǎn)生反射光和熒光；

采集所述反射光和所述熒光，獲取反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述反射光光譜數(shù)據(jù)和所述熒光光譜數(shù)據(jù)，獲取所述待檢測種子的檢測結(jié)果

本發(fā)明提供的種子光譜檢測方法和系統(tǒng)，通過向種子發(fā)送單色光，以激發(fā)待檢測種子產(chǎn)生的熒光和反射光，從而可以獲取到該待檢測種子的熒光光譜數(shù)據(jù)和反射光光譜數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以基于這兩個光譜數(shù)據(jù)得到待檢測種子的檢測結(jié)果。通過這種方式，可以在不破壞待檢測種子的情況下，獲取到待檢測種子的檢測結(jié)果，實現(xiàn)了對待檢測種子的無損檢測。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的種子光譜檢測系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的種子光譜檢測方法實施例一的流程示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1：暗箱； 2：處理設(shè)備；

3：種子承載臺； 4：LED光源單元；

5：光譜儀； 6：電源；

7：濾光片； 8：光纖；

9：安裝柱； 10：第一柱體；

11：第二柱體； 12：固定件；

13：彈性部件。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供的種子光譜檢測方法和系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中如何有效的監(jiān)測電視信號的技術(shù)問題。

下面以具體地實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。下面這幾個具體的實施例可以相互結(jié)合，對于相同或相似的概念或過程可能在某些實施例不再贅述。

圖1為本發(fā)明提供的種子光譜檢測系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實施例所提供的種子光譜檢測系統(tǒng)可以用于對待檢測種子進(jìn)行檢測、分析、鑒定，以判斷種子的質(zhì)量。該種子光譜檢測系統(tǒng)可以包括：用于隔離外界光線和噪音的干擾的暗箱1、處理設(shè)備2；暗箱1內(nèi)包括：種子承載臺3、發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱：LED)光源單元4、光譜儀5、電源6；

電源6與LED光源單元4電連接；LED光源單元4向種子承載臺3上的待檢測種子發(fā)出單色光，以激發(fā)種子產(chǎn)生反射光和熒光；光譜儀5采集反射光和熒光，獲取反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)；光譜儀5與處理設(shè)備2電連接，光譜儀5將反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)傳輸給處理設(shè)備2。其中，光譜儀5和處理設(shè)備2可以與市電或者現(xiàn)有的供電裝置連接，以為光譜儀5和處理設(shè)備2提供能夠驅(qū)動光譜儀5和處理設(shè)備2工作的動力。

具體的，上述LED光源單元4可以為任一能夠通過單色光激發(fā)待檢測種子發(fā)出熒光的LED光源單元4，例如單色的LED燈等。其中，該LED光源單元4的功率、中心波長、帶寬，具體可以根據(jù)種子的類型、暗箱1的大小、檢測指標(biāo)等中的一個或多個條件確定，例如：該LED光源單元4的波長可以與待檢測種子的熒光的激發(fā)波長一致。

可選的，上述LED光源單元4的數(shù)量可以為一個，也可以為多個，具體可以根據(jù)種子的類型、暗箱1的大小、檢測指標(biāo)等中的一個或多個條件確定。當(dāng)上述LED光源單元4的數(shù)量為多個時，該多個LED光源單元4可以以種子承載臺3的中心軸為圓心均勻分布在暗箱1內(nèi)，還可以根據(jù)用戶的需求設(shè)置安裝位置等。圖1中示出的是以“兩個LED光源單元4以種子承載臺3的中心軸為圓心均勻分布”為例的種子光譜檢測系統(tǒng)。

可選的，若上述LED光源單元4所發(fā)出的單色光的單色性較差時(例如：LED光源單元4所發(fā)出的單色光的帶寬較寬等)，則上述LED光源單元4與待檢測種子之間還可以設(shè)置有窄帶濾光片，以使得該LED光源單元4可以發(fā)出單色性較好的單色光。

可選的，上述暗箱1內(nèi)還可以設(shè)置有為LED光源單元4散熱的散熱器(圖1中未示出)，以驅(qū)散LED光源單元4在工作時所產(chǎn)生的熱量，從而使LED光源單元4可以產(chǎn)生光強(qiáng)穩(wěn)定的單色光。具體實現(xiàn)時，上述散熱器的功率、數(shù)量，以及安裝位置具體可以根據(jù)LED光源單元4的功率、LED光源單元4的數(shù)量、暗箱1的大小等確定。相應(yīng)地，上述為LED光源單元4供電的電源6還可以為一恒流電源6，以進(jìn)一步確保LED光源單元4所發(fā)出的單色光的光強(qiáng)穩(wěn)定。

上述處理設(shè)備2可以為任一具有接收、發(fā)送和處理功能的處理設(shè)備2，例如：計算機(jī)、單片機(jī)、處理器等。在本實施例中，該處理設(shè)備2能夠接收光譜儀5所發(fā)送的待檢測種子的反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)，并可以對該反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以得到待檢測種子的檢測結(jié)果。

下面對該種子光譜檢測系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行簡單的介紹，具體地：

首先，將待檢測種子放置在暗箱1內(nèi)的種子承載臺3上。其次，開啟暗箱1內(nèi)的電源6為LED光源單元4供電，從而使LED光源單元4可以向種子承載臺3上的待檢測種子發(fā)出單色光，以激發(fā)種子產(chǎn)生反射光(即反射LED光源單元4所發(fā)出的單色光)和熒光(即種子皮內(nèi)的葉綠素或者紅色熒光蛋白在LED光源單元4發(fā)出的單色光的照射下所發(fā)出的熒光)；然后，位于暗箱1內(nèi)的光譜儀5可以采集該反射光和熒光，以獲取到該待檢測種子的反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)，并將該反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)發(fā)送給處理設(shè)備2。最后，處理設(shè)備2通過對該反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)的分析，得到待檢測種子的檢測結(jié)果。通過上述方式，使得種子光譜檢測系統(tǒng)在不破壞待檢測種子的情況下，可以獲取到待檢測種子的檢測結(jié)果，實現(xiàn)了對待檢測種子的無損檢測。

本發(fā)明提供的種子光譜檢測系統(tǒng)，通過LED光源單元4激發(fā)待檢測種子產(chǎn)生的熒光和反射光，從而使得光譜儀5可以獲取到該待檢測種子的熒光光譜數(shù)據(jù)和反射光光譜數(shù)據(jù)，進(jìn)而使得處理設(shè)備2可以基于這兩個光譜數(shù)據(jù)得到待檢測種子的檢測結(jié)果。通過這種方式，使得種子光譜檢測系統(tǒng)可以在不破壞待檢測種子的情況下，可以獲取到待檢測種子的檢測結(jié)果，實現(xiàn)了對待檢測種子的無損檢測。

繼續(xù)參照圖1，在上述實施例的基礎(chǔ)上，上述暗箱1內(nèi)還可以包括：濾光片7和光纖8；其中，濾光片7通過光纖8與光譜儀5連接；光譜儀5采集經(jīng)過濾光片7過濾后的反射光和熒光。

具體的，在本實施例中，上述濾光片7用于削弱待檢測種子的反射光，以使光譜儀5所采集的待檢測種子的反射光光譜和熒光光譜處于相同的級別。這樣，處理設(shè)備2在根據(jù)處于相同級別的反射光光譜和熒光光譜，所得出的待檢測種子的檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。由于該待檢測種子的反射光為LED光源單元4所發(fā)出的單色光，因此，該濾光片7允許通過的波長范圍、帶寬、透過率、截止深度、材質(zhì)等，具體可以根據(jù)LED光源單元4所發(fā)出的單色光的波長，以及，種子光譜檢測系統(tǒng)的實際情況確定。其中，上述濾光片7可以為窄帶濾光片、截止濾光片、陷波濾光片等。當(dāng)上述濾光片7為窄帶濾光片時，該窄帶濾光片的中心波長可以與待檢測種子所產(chǎn)生的熒光的波長一致，在LED光源單元4所發(fā)出的單色光的波長處是部分截止的。當(dāng)上述濾光片7為截止濾光片時，該截止濾光片可以允許待檢測種子所產(chǎn)生的熒光通過，但在LED光源單元4所發(fā)出的單色光的波長處是部分截止的。當(dāng)上述濾光片7為陷波濾光片時，該陷波濾光片可以僅在在LED光源單元4所發(fā)出的單色光的波長處是部分截止的，但允許其他波長的光通過。

本發(fā)明提供的種子光譜檢測系統(tǒng)，通過在暗箱1內(nèi)設(shè)置有通過光纖8與光譜儀5連接的濾光片7，使得光譜儀5可以采集經(jīng)過濾光片7過濾后的反射光和熒光，從而使得光譜儀5所采集的待檢測種子的反射光光譜和熒光光譜處于相同的級別，進(jìn)而使得處理設(shè)備2在根據(jù)處于相同級別的反射光光譜和熒光光譜，所得出的待檢測種子的檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確，提高了待檢測種子的檢測結(jié)果的準(zhǔn)確率。

繼續(xù)參照圖1，在上述實施例的基礎(chǔ)上，上述種子承載臺3通過安裝柱9固定安裝在暗箱1的底部；

其中，安裝柱9包括：第一柱體10、第二柱體11和固定件12，第一柱體10的底部固定在暗箱1的底部，且第一柱體10為空心柱體，第一柱體10的內(nèi)徑大于第二柱體11的外徑；第二柱體11可活動插入第一柱體10內(nèi)，由固定件12將第一柱體10和第二柱體11固定連接。因此，通過調(diào)節(jié)第二柱體11插入第一柱體10的深度，可以調(diào)節(jié)種子承載臺3在暗箱1內(nèi)的高度，進(jìn)而使得種子承載臺3可以適用于不同規(guī)格的暗箱1。同時，也可以使種子光譜檢測系統(tǒng)可以對不同類型的種子進(jìn)行檢測，提高了種子檢測系統(tǒng)的使用場景和范圍。其中，上述所說的固定件12可以為任一能夠?qū)Φ谝恢w10和第二柱體11的相對位置進(jìn)行固定的固定件12，例如：卡箍等。

進(jìn)一步地，上述暗箱1內(nèi)還可以包括：彈性部件13；其中，該彈性部件13可以套設(shè)在所述安裝柱9外側(cè)，且位于所述種子承載臺3與所述暗箱1的底部之間，用于在調(diào)節(jié)第二柱體11與第一柱體10的相對位置時，輔助支撐種子承載臺3。其中，這里所說的彈性部件例如可以為彈簧等。圖1中示出的是以彈性部件為彈簧為例的示意圖。

下面以一個具體的示例，來對本發(fā)明提供的種子光譜檢測系統(tǒng)的功能和效果進(jìn)行詳細(xì)的說明，具體地：

以獲取待檢測種子的葉綠素所產(chǎn)生的熒光為例，采用本發(fā)明所提供的種子光譜檢測系統(tǒng)識別甜瓜種子品種為例進(jìn)行說明。其中，待檢測種子包括：36個一特白甜瓜種子、36個一特金甜瓜種子、36個京蜜7號甜瓜種子、36個京蜜11號甜瓜種子和伊麗莎白甜瓜種子。其中，種子光譜檢測系統(tǒng)包括：設(shè)置在暗箱中的種子承載臺、LED光源單元、光譜儀、濾光片、光纖、恒流電源、散熱器，以及，處理設(shè)備。其中，LED光源單元為一個功率100W、中心波長為660nm、帶寬為40nm的LED燈。光譜儀為QE65Pro型號的光譜儀。濾光片為一個中心波長為740nm，帶寬為10nm，透過率為75％，截止深度為OD4的窄帶濾光片。處理設(shè)備為計算機(jī)。

將上述待檢測種子分別放在種子載物臺上之后，啟動恒流電源為LED光源單元供電。LED光源單元在經(jīng)過15分鐘的預(yù)熱之后，發(fā)出穩(wěn)定的紅光照射待檢測種子，使待檢測種子產(chǎn)生反射光和熒光。待檢測種子的反射光和熒光通過窄帶濾光片進(jìn)行過濾后傳輸?shù)焦庾V儀。光譜儀采集待檢測種子的反射光和熒光，獲取反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)，積分時間設(shè)置為10s。

計算機(jī)接收到光譜儀發(fā)送的反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)之后，首先對反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑(例如：SG卷積平滑算法)、濾波(例如：移動窗口平滑算法)、去趨勢(例如：去趨勢預(yù)處理算法)和去除基線漂移(例如：求一階導(dǎo)數(shù)H算法)等處理。然后，計算機(jī)采用主成分分析方法降低數(shù)據(jù)維數(shù)和提取主成分，提取的主成分的累積貢獻(xiàn)率大于85％。采用Kennard-Stone算法將待檢測種子分成訓(xùn)練集和驗證集兩組，訓(xùn)練集與驗證集的樣品數(shù)比例為3:1，訓(xùn)練集包含135份待檢測種子，驗證集包含45份待檢測種子。最后，計算機(jī)采用線性判別分析方法建立甜瓜種子品種識別模型，以識別待檢測種子的品種。其中，本發(fā)明種子光譜檢測系統(tǒng)采用反射光譜結(jié)合熒光光譜識別甜瓜種子品種的準(zhǔn)確率，與僅采用熒光光譜識別甜瓜種子品種的準(zhǔn)確率的對比如下述表1所示：

表1

通過上表1的對比可知，本發(fā)明種子光譜檢測系統(tǒng)采用反射光譜結(jié)合熒光光譜識別甜瓜種子品種的準(zhǔn)確率更好，即提高了甜瓜種子品種的識別準(zhǔn)確率。

本發(fā)明提供的種子光譜檢測系統(tǒng)，通過LED光源單元激發(fā)待檢測種子產(chǎn)生的熒光和反射光，從而使得光譜儀可以獲取到該待檢測種子的熒光光譜數(shù)據(jù)和反射光光譜數(shù)據(jù)，進(jìn)而使得處理設(shè)備可以基于這兩個光譜數(shù)據(jù)得到待檢測種子的檢測結(jié)果。通過這種方式，使得種子光譜檢測系統(tǒng)可以在不破壞待檢測種子的情況下，可以獲取到待檢測種子的檢測結(jié)果，實現(xiàn)了對待檢測種子的無損檢測。同時，處理設(shè)備基于這兩個光譜數(shù)據(jù)得到待檢測種子的檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。

圖2為本發(fā)明提供的種子光譜檢測方法實施例一的流程示意圖。本發(fā)明實施例涉及的是如何對待檢測種子進(jìn)行無損檢測。本實施例的執(zhí)行主體可以為種子光譜檢測系統(tǒng)。如圖2所示，該方法可以包括：

S101、向待檢測種子發(fā)出單色光，以激發(fā)種子產(chǎn)生反射光和熒光。

S102、采集反射光和熒光，獲取反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)。

S103、根據(jù)反射光光譜數(shù)據(jù)和熒光光譜數(shù)據(jù)，獲取待檢測種子的檢測結(jié)果。

本發(fā)明提供的種子光譜檢測方法，可以應(yīng)用于上述種子光譜檢測系統(tǒng)中，其實現(xiàn)原理和技術(shù)效果類似，在此不再贅述。

本發(fā)明提供的種子光譜檢測方法，通過向種子發(fā)送單色光，以激發(fā)待檢測種子產(chǎn)生的熒光和反射光，從而可以獲取到該待檢測種子的熒光光譜數(shù)據(jù)和反射光光譜數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以基于這兩個光譜數(shù)據(jù)得到待檢測種子的檢測結(jié)果。通過這種方式，可以在不破壞待檢測種子的情況下，獲取到待檢測種子的檢測結(jié)果，實現(xiàn)了對待檢測種子的無損檢測。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。