基于成像光譜儀的中藥硫磺熏蒸鑒別方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及遙感技術領域，特別涉及一種基于成像光譜儀的中藥硫磺熏蒸鑒別方 法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 硫磺熏制中藥材曾經是我國藥材加工的傳統(tǒng)做法，主要用于防蟲和防潮，便于藥 材的儲存，減少藥材損耗，還可增加色澤。但由于硫磺燃燒以后會產生二氧化硫，極容易殘 留在藥材當中，長期服用會傷害消化道和呼吸道，以及肝、腎等臟器。因此，國家食品藥品監(jiān) 管管理局在2004年就專門下文，禁止使用硫磺熏制中藥材。
[0003] 目前仍被不少藥商違法使用這種方法，傳統(tǒng)的鑒別方法是使用鼻子聞、肉眼辨別 和嘗。但是由于一些中藥材本身就有氣味或者本身有毒，故而該鑒別方法存在著很大的局 限性，鑒別的精度及效率很低。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了提高中藥鑒別的精度及效率，本發(fā)明提供了一種基于成像光譜儀的中藥硫磺 熏蒸鑒別方法，所述方法包括：
[0005] Sl :獲取待鑒別中藥在預設波段的高光譜圖像，并根據(jù)所述待鑒別中藥在預設波 段的高光譜圖像計算對所述待鑒別中藥的光譜指數(shù)特征；
[0006] S2:根據(jù)所述待鑒別中藥在預設波段的高光譜圖像及所述待鑒別中藥的光譜指數(shù) 特征對所述待鑒別中藥進行分類，以確定所述待鑒別中藥是否經過硫磺熏蒸。
[0007] 可選地，步驟Sl之前，所述方法還包括：
[0008] SO :獲取樣本中藥在預設波段的高光譜圖像，并根據(jù)所述樣本中藥在預設波段的 高光譜圖像計算對所述樣本中藥的光譜指數(shù)特征；
[0009] 相應地，步驟S2具體包括：
[0010] 根據(jù)所述待鑒別中藥在預設波段的高光譜圖像、所述待鑒別中藥的光譜指數(shù)特 征、所述樣本中藥在預設波段的高光譜圖像及所述樣本中藥的光譜指數(shù)特征對所述待鑒別 中藥進行分類，以確定所述待鑒別中藥是否經過硫磺熏蒸。
[0011] 可選地，步驟S2中，通過下式對所述待鑒別中藥進行分類，
= γ為大于〇的常數(shù)；j為與待鑒別中藥對應的像元；Xj為待鑒別中藥 在預設波段的高光譜圖像上像元j對應的像素值；？ 像元j對應的光譜指數(shù)特征；a i 及b為通過樣本中藥在預設波段的高光譜圖像及樣本中藥的光譜指數(shù)特征求解最優(yōu)化問 題求得的參數(shù)；μ為在[0, 1]區(qū)間內的常數(shù)；i為樣本中藥對應的像元；η為樣本中藥對應 的像元總數(shù)；^為樣本中藥在預設波段的高光譜圖像上像元i對應的像素值；？ i為像元 i對應的光譜指數(shù)特征；Yi在像元i為經過硫磺熏蒸的中藥時，其取值為-1 ;在像元i為未 經過硫磺熏蒸的中藥時，其取值為1 ;當f (Xj)〈0時，貝1J判別像元j為經過硫磺熏蒸的中藥； 當f (Xj) >0時，則判別像元j為未經硫磺熏蒸的中藥。
[0014] 可選地，步驟SO之前，所述方法還包括：
[0015] 獲取所述樣本中藥在所有波段的高光譜圖像，計算各波段的高光譜圖像對應的空 間自相關指數(shù)，將所述空間自相關指數(shù)高于預設閾值的波段作為所述預設波段。
[0016] 可選地，所述光譜指數(shù)特征為對中藥物理化學參量敏感的光譜指數(shù)特征。
[0017] 本發(fā)明還公開了一種基于成像光譜儀的中藥硫磺熏蒸鑒別系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0018] 待鑒別數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取待鑒別中藥在預設波段的高光譜圖像，并根據(jù)所 述待鑒別中藥在預設波段的高光譜圖像計算對所述待鑒別中藥的光譜指數(shù)特征；
[0019] 待鑒別中藥分類單元，用于根據(jù)所述待鑒別中藥在預設波段的高光譜圖像及所述 待鑒別中藥的光譜指數(shù)特征對所述待鑒別中藥進行分類，以確定所述待鑒別中藥是否經過 硫磺熏蒸。
[0020] 可選地，所述系統(tǒng)還包括：
[0021] 樣本數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取樣本中藥在預設波段的高光譜圖像，并根據(jù)所述樣 本中藥在預設波段的高光譜圖像計算對所述樣本中藥的光譜指數(shù)特征；
[0022] 相應地，所述待鑒別中藥分類單元，還用于根據(jù)所述待鑒別中藥在預設波段的高 光譜圖像、所述待鑒別中藥的光譜指數(shù)特征、所述樣本中藥在預設波段的高光譜圖像及所 述樣本中藥的光譜指數(shù)特征對所述待鑒別中藥進行分類，以確定所述待鑒別中藥是否經過 硫磺熏蒸。
[0023] 可選地，所述待鑒別中藥分類單元，還用于通過下式對所述待鑒別中藥進行分類，
心(?) = c; γ為大于0的常數(shù)；j為與待鑒別中藥對應的像元；Xj為待鑒別中藥 在預設波段的高光譜圖像上像元j對應的像素值；？ 像元j對應的光譜指數(shù)特征；a i 及b為通過樣本中藥在預設波段的高光譜圖像及樣本中藥的光譜指數(shù)特征求解最優(yōu)化問 題求得的參數(shù)；μ為在[0, 1]區(qū)間內的常數(shù)；i為樣本中藥對應的像元；η為樣本中藥對應 的像元總數(shù)；^為樣本中藥在預設波段的高光譜圖像上像元i對應的像素值；？ i為像元 i對應的光譜指數(shù)特征；Yi在像元i為經過硫磺熏蒸的中藥時，其取值為-1 ;在像元i為未 經過硫磺熏蒸的中藥時，其取值為1 ;當f (Xj)〈0時，貝1J判別像元j為經過硫磺熏蒸的中藥； 當f (Xj) >0時，則判別像元j為未經硫磺熏蒸的中藥。
[0026] 可選地，所述系統(tǒng)還包括：
[0027] 波段選擇單元，用于獲取所述樣本中藥在所有波段的高光譜圖像，計算各波段的 高光譜圖像對應的空間自相關指數(shù)，將所述空間自相關指數(shù)高于預設閾值的波段作為所述 預設波段。
[0028] 可選地，所述光譜指數(shù)特征為對中藥物理化學參量敏感的光譜指數(shù)特征。
[0029] 本發(fā)明通過待鑒別中藥在預設波段的高光譜圖像及待鑒別中藥的光譜指數(shù)特征 對所述待鑒別中藥進行分類，從而提高了鑒別的精度及效率。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明一種實施方式的基于成像光譜儀的中藥硫磺熏蒸鑒別方法的流程 圖；
[0031] 圖2是本發(fā)明一種實施方式的基于成像光譜儀的中藥硫磺熏蒸鑒別系統(tǒng)的結構 框圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0033] 圖1是本發(fā)明一種實施方式的基于成像光譜儀的中藥硫磺熏蒸鑒別方法的流程 圖；參照圖1，所述方法包括：
[0034] Sl :獲取待鑒別中藥在預設波段的高光譜圖像，并根據(jù)所述待鑒別中藥在預設波 段的高光譜圖像計算對所述待鑒別中藥的光譜指數(shù)特征；
[0035] S2:根據(jù)所述待鑒別中藥在預設波段的高光譜圖像及所述待鑒別中藥的光譜指數(shù) 特征對所述待鑒別中藥進行分類，以確定所述待鑒別中藥是否經過硫磺熏蒸。
[0036] 本實施方式通過待鑒別中藥在預設波段的高光譜圖像及待鑒別中藥的光譜指數(shù) 特征對所述待鑒別中藥進行分類，從而提高了鑒別的精度及效率。
[0037] 在具體實現(xiàn)中，為了便于實現(xiàn)對所述待鑒別中藥進行分類，可選地，步驟Sl之前， 所述方法還包括：
[0038] SO :獲取樣本中藥在預設波段的高光譜圖像，并根據(jù)所述樣本中藥在預設波段的 高光譜圖像計算對所述樣本中藥的光譜指數(shù)特征；
[0039] 在獲取高光譜圖像時，可使用鹵素燈做光源，對待鑒別中藥均勻照明，采用搭建的 成像光譜儀系統(tǒng)對中藥材進行光譜成像，同時將已知硫磺熏蒸和已知未經過熏蒸的同種中 藥放在同一視場中，當然，還可通過其他的獲取方式，本實施方式對此不加以限制。
[0040] 相應地，步驟S2具體包括：
[0041] 根據(jù)所述待鑒別中藥在預設波段的高光譜圖像、所述待鑒別中藥的光譜指數(shù)特 征、所述樣本中藥在預設波段的高光譜圖像及所述樣本中藥的光譜指數(shù)特征對所述待鑒別 中藥進行分類，以確定所述待鑒別中藥是否經過硫磺熏蒸。
[0042] 為進一步提高對所述待鑒別中藥進行分類的效率，可選地，步驟S2中，通過下式 對所述待鑒別中藥進行分類，
/(:(?) = e 〃 γ為大于O的常數(shù)；j為與待鑒別中藥對應的像元；Xj為待鑒別中藥 在預設波段的高光譜圖像上像元j對應的像素值；？ 像元j對應的光譜指數(shù)特征；a i 及b為通過樣本中藥在預設波段的高光譜圖像及樣本中藥的光譜指數(shù)特征求解最優(yōu)化問 題求得的參數(shù)；μ為在[0, 1]區(qū)間內的常數(shù)；i為樣本中藥對應的像元；η為樣本中藥對應 的像元總數(shù)；^為樣本中藥在預設波段的高光譜圖像上像元i對應的像素值；？ i為像元 i對應的光譜指數(shù)特征；Yi在像元i為經過硫磺熏蒸的中藥時，其取值為-1 ;在像元i為未 經過硫磺熏蒸的中藥時，其取值為1 ;當f (Xj)〈0時，貝1J判別像元j為經過硫磺熏蒸的中藥； 當f (Xj) >0時，則判別像元j為未經硫磺熏蒸的中藥。
[0045]由于高光譜圖像的波段數(shù)多，波長覆蓋范圍廣，但是部分波段的圖像質量較差，在 進行分類時會帶來嚴重的誤分，為避免該問題，需要先進行波段選擇，即對獲取的高光譜數(shù) 據(jù)計算Geary's c值，去除Geary's c值較大的波段，保留值較小的波段，進而去除圖像質 量差或波段間相關性強的波段，降低高光譜數(shù)據(jù)的冗余，起到數(shù)據(jù)降維的作用，可選地，步 驟SO之前，所述方法還包括：
[0046] 獲取所述樣本中藥在所有波段的高光譜圖像，計算各波段的高光譜圖像對應的空 間自相關指數(shù)，將所述空間自相關指數(shù)高于預設閾值的波段