1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
稻谷是我国主要储备粮种。在稻谷贮藏中的真菌危害是一种常见现象。建立稻谷贮藏中真菌早期检测系统是解决问题的有效手段之一。
高光谱图像技术是20世纪80年代发展起来的新技术,把传统的成像技术与光谱技术有效结合,其光谱技术可以检测产品的物理结构和化学成分;图像技术可以反映外部特征,是用于农产品无损检测中快速、准确的技术之一,具有较大应用前景[1]。
高光谱图像技术在遥感测量上有着成熟的应用背景,已在多领域取得了多项研究成果。近年来国内外的研究表明高光谱技术已被广泛应用于水果的无损检测中,alan等运用该技术对苹果表面动物排泄物污染进行了检测[2],juan等利用该技术对不同种苹果表面的损伤进行了检测[3],j.qin 等对对场馆、溃烂果、虫害果、黑变病果及带疤痕果等210个柑橘样品进行了识别及分类[4]。但在稻谷贮藏中应用研究尚少,本课题旨在研究稻谷贮藏中主要真菌(黄曲霉、杂色曲霉、黑曲霉、构巢曲霉、桔青霉)的高光谱特征,并通过对比信息,完成对五种真菌的识别工作,为后期建立识别系统提供信息基础。
2. 研究的基本内容和问题
研究的目标:本课题旨在研究稻谷贮藏中主要真菌(黄曲霉、黑曲霉、构巢曲霉、桔青霉、杂色曲霉)的高光谱特征。
研究的内容:通过对五种常见真菌(黄曲霉、黑曲霉、构巢曲霉、桔青霉、杂色曲霉)的培养,在4h、8h、16h、24h、36h、48h、60h、84h、108h共9个时间点进行高光谱图像分析,得到五种真菌的生长曲线及光谱曲线,通过对比分析得到五种真菌生长过程中的特征点,最终完成菌种特征识别,并应用于实际稻谷贮藏过程中。
拟解决的关键问题:五种不同菌最适鉴别的培养时间及高光谱特征的确定。
3. 研究的方法与方案
研究方法:高光谱成像系统是在一个系统中集成了光谱和成像技术,以在几乎连续的、成千上万的数百个波长中获得一组单色图像。本次实验中采用行扫描方式获得的高光谱图像中包含的大量信息,通过比对各个时间点的信息,获得每个菌种的高光谱特征,达到识别菌种的效果。
技术路线:五种菌种:保藏菌种→一代培养→二代培养→三代培养→菌悬液→涂布培养→在4h、8h、16h、24h、36h、48h、60h、84h、108h共9个时间点进行高光谱测定→数据处理,生长曲线及光谱曲线的绘制→信息对比,光谱特征点的确定
实验方案:准备540个培养基,90个培养基样本作空白对照。黄曲霉、黑曲霉、构巢曲霉、桔青霉、杂色曲霉五种霉菌的平板样本各90个。540个样本同时培养108个小时,每种菌及空白在4h、8h、16h、24h、36h、48h、60h、84h、108共九个时间点各取出10个进行高光谱检测和菌落单位数计算。高光谱图像检测系统的反射模式进行对真菌的检测。
4. 研究创新点
高光谱技术在农畜产品中的应用现已十分广泛,作为高新无损检测技术,高光谱技术快速、无损、可靠的优点十分明显,但至今为止该技术尚未应用于对稻谷储藏中真菌的检测,对稻谷贮藏中真菌的检测及识别还未形成完整系统。由于贮藏初期肉眼不易观察到真菌的形态,使用高光谱成像可以快速对初期菌落形态进行检测分析,本课题的创新之处在于对稻谷贮藏中的常见真菌进行了高光谱对比分析,从高光谱特征的角度对五种真菌进行了识别,为创建稻谷贮藏中真菌识别系统提供了资料。
5. 研究计划与进展
2015年2月 完成方案计划的完善
2015年3-4月 完成所有数据的测定及论文的框架设计
2015年5月 完成数据的分析与对比及论文的完善修改
