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易科泰高光譜成像技術(shù)應用于枸杞品種品質(zhì)研究

來源:北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司   2022年08月10日 08:53  

近日,北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司為寧夏農(nóng)林科學院枸杞研究所交付一臺便攜式智能高光譜成像系統(tǒng),該系統(tǒng)具備一體式、輕量級、便攜型、、智能化特點,可在室內(nèi)、野外多種場景下靈活應用,能夠為研究人員提供高效的數(shù)據(jù)采集體驗和高品質(zhì)的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

高光譜成像技術(shù)是光譜技術(shù)和成像技術(shù)的有機結(jié)合,在食品藥品等領域的檢測鑒定及質(zhì)量評價中,使用該技術(shù)的效果要明顯優(yōu)于僅使用光譜信息或空間紋理信息的效果,并且具有快速、準確、無創(chuàng)、使用方便等優(yōu)點。

應用案例一:不同果粒大小枸杞的區(qū)分

易科泰光譜成像實驗室技術(shù)人員對兩種不同果粒大小的枸杞樣品進行400-1000nm波段高光譜成像數(shù)據(jù)采集及處理分析,結(jié)果表明,基于兩種枸杞的光譜和紋理信息可以有效地區(qū)分兩種枸杞,也可結(jié)合其他化學方法進一步對其成分進行精準定量研究。

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應用案例二:基于高光譜圖像的不同產(chǎn)地枸杞分類

河北工業(yè)大學Mu Q等研究人員使用高光譜成像技術(shù)對來自寧夏、青海、甘肅和新疆的四個主產(chǎn)區(qū)的枸杞進行了分類。

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該研究使用一種新的混合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(New-Hybrid-CNN)架構(gòu),充分利用像素信息,將每個產(chǎn)地的枸杞樣本劃分為2500個3D斑塊,并將不同產(chǎn)地的枸杞樣本隨機分為訓練集(70%)和測試集(30%),隨機選取訓練集的20%作為驗證集。再使用具有3×3×3卷積核的同構(gòu)3D卷積架構(gòu)從高光譜立方信息中提取光譜-空間聯(lián)合信息,然后使用深度可分離卷積(DSC)來學習空間信息,結(jié)合3D卷積和DSC的優(yōu)點,有效地提取了深層光譜-空間聯(lián)合信息,使架構(gòu)更加輕量化。并將3D-CNN、HybridSN和SVM與所提出的方法在同一參數(shù)下進行比較,發(fā)現(xiàn)New-Hybrid-CNN表現(xiàn)出了更優(yōu)的分類效果(如下左圖),并且所需參數(shù)數(shù)量最少、用時最短。

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實驗結(jié)果表明,充分結(jié)合了高光譜成像中光譜和空間信息的New-hybrid-CNN分類方法能夠有效識別不同產(chǎn)地的枸杞,并且具有普適性,有助于解決食品分類和農(nóng)業(yè)應用中的類似問題。

參考文獻:

[1] Mu Q, Kang Z, Guo Y, et al. Hyperspectral image classification of wolfberry with different geographical origins based on three-dimensional convolutional neural network[J]. International Journal of Food Properties, 2021, 24(1): 1705-1721.

易科泰生態(tài)技術(shù)公司為食品、藥品檢測鑒定等領域提供SpectraScan©無損高光譜成像檢測方案,并提供SpectrAPP®光譜成像技術(shù)創(chuàng)新應用項目合作與技術(shù)服務。

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