基于外观信息感知的脱绒棉种内部品质检测机理研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31260290
项目类别：
地区科学基金项目
资助金额：
53.0万
负责人：
李景彬
依托单位：
石河子大学
学科分类：
C1302.农艺农机学
结题年份：
2016
批准年份：
2012
项目状态：
已结题
起止时间：
2013-01-01 至2016-12-31

项目参与者：
王丽红；付威；杨旭海；邵鲁浩；田绪顺；邓向武；
关键词：
脱绒棉种内部品质外观信息感知种子活力无损检测

项目摘要

Rapid nondestructive testing of internal quality of seed has an important significance on breeding and agricultural production. The internal quality has a close relationship with the appearance information of seed. .The purpose of this project is to study on the detection mechanism of the internal quality and build the detection platform on the basis of appearance information. Firstly, collect the sample of cottonseeds and extract appearance information, such as color, texture, chalaza, ridge, micropyle. Secondly, measure the physiological indicators, such as germination rate, vigor index, TTC-dehydrogenase and ATP content. Thirdly, determine the appearance parameters which affect the internal quality significantly with orthogonal design. Finally, on the basis of multiple regression analysis and fuzzy comprehensive evaluation, establish the evaluation model of the relationship between the internal quality and the appearance information, then build the system for detecting internal quality of cottonseed. Also，it can lay the foundation for online cottonseed inspecting and grading by using the vigor index.

种子内部品质的快速无损检测对育种和农业生产都有重要的意义。研究表明,种子的内部品质与外观特征信息存在密切的关系。.本项目以脱绒棉种为对象，基于外观特征信息研究其内部品质的检测机理和方法，构建脱绒棉种内部品质检测系统。该研究从脱绒棉种的样本采集入手，首先基于机器视觉技术,开发相应的图像处理算法,从脱绒棉种的彩色图像中提取颜色、纹理、合点、脊、珠孔等外观特征信息；而后通过传统活力检测方法，测定反映棉种内部品质的发芽率、活力指数、TTC脱氢酶、ATP含量等生理指标,明确反映种子内部品质的主要评价指标；运用正交试验设计方法，确定显著影响棉种内部品质的外观特征参数组合；基于多元回归分析和模糊综合评判算法，建立外观特征信息与反映种子内部品质的主要评价指标的之间关系的预测评价模型，并进行实验验证，最终构建内部品质快速检测系统。项目完成后，可为实现脱绒棉种按照活力在线检测分级奠定基础。

结项摘要

本项目以脱绒棉种为研究对象，基于外观特征信息研究其内部品质的检测机理和方法，构建脱绒棉种内部品质检测系统。并开展了脱绒棉种外观特征信息与内部品质的相关性研究，确定反映棉种内部品质特征的外观特征参数，建立了相应的数学模型。通过该项目的实施为脱绒棉种的内部品质快速检测奠定了理论基础，同时为缩短棉种内部品质的检测周期、提高检测效率及检测精度提供了技术支持。 .1.脱绒棉种检测硬件系统的搭建.搭建脱绒棉种在线取样与检测硬件系统，硬件系统主要用于脱绒棉种加工生产线实时取样及采集脱绒棉种外观图像，实现了脱绒棉种检测连续性和准确性。.2.脱绒棉种活力的相关性分析研究.研究了脱绒棉种外观特征参数与电导率的相关性。结果表明：脱绒棉种R、G、B、H、S、I、面积、短径、椭圆短轴、椭圆长短轴与其电导率之间相关性显著。且通过颜色直方图法实现对脱绒棉种特征的提取，并对棉种颜色特征与电导率的相关性进行了探讨，建立了BP神经网络脱绒棉种内部品质检测模型，其检测精度鼎丰10为82.7%，新陆早45为86.1%。.研究了脱绒棉种外观特征参数与四唑染色比例相关性。结果表明：R、G、B、H、S、I、面积、椭圆短轴、椭圆长短轴等与四唑染色比例呈显著相关性。并探究了脱绒棉种贮藏周期与棉种外观颜色关系。.3.基于高光谱图像技术的脱绒棉种活力检测.采用高光谱图像技术对脱绒棉种分别进行活力预测和分类识别。活力预测采用定量分析，利用PLS模型预测电导率效果最佳，最佳RMSEP和r分别为37.8us/cm，0.92。分类识别采用主成分降维，建立了PLSDA和SVM模型。结果表明基于高光谱图像技术能有效地预测脱绒棉种活力和进行分类识别。.4.开发了脱绒棉种电导率参数记录系统和活力预测系统各1套。.5.项目发表论文7篇，申请专利6项（实用新型3项已授权），软件著作权2项已授权，撰写专著1部，培养研究生5名。