[发明专利]一种基于高光谱成像及电阻抗的玉米种子活力检测装置

说明书

本发明公开一种基于高光谱成像及电阻抗的玉米种子活力检测装置，包括：储存有待测玉米种子的料盒，该料盒的底部连接有一个或多个输出单粒种子的滑槽；安装有检测板的传送带，检测板上设有接纳滑槽输出的种子的检测孔，每个检测孔内设有电极对；与电极对连接的阻抗分析仪，用于通过电极向种子施加激励电流，根据电极对间的电阻抗数据；安装在传送带上方的高光谱成像装置，用于对检测孔内的玉米种子进行实时成像；计算机，用于对电阻抗数据和高光谱数据进行综合分析，对玉米种子活力进行分级；位于传送带一端的收集容器，内设有至少两个容纳槽，用于接受不同活力等级的玉米种子。本发明具有无损、自动化程度高、检测快速、筛选高效等优点。

技术领域

本发明涉及植物种子活力检测的领域。具体涉及一种基于高光谱成像及电阻抗的玉米种子活力检测装置。

背景技术

玉米是我国第一大粮食作物，玉米种子的质量直接关系到种子企业的效益和农民的收益。在每年的种子质量纠纷中，经常遇到实验室的发芽率与田间出苗率差距甚大、室内发芽率符合标签标注值、而田间出苗率难以达标的情况，这就是种子活力造成的问题。种子活力即种子的健壮度，是种子发芽和出苗率、幼苗生长的潜势、植株抗逆能力和生产潜力的总和，是种子品质的重要指标。在播种之前对种子进行活力检测便成为必不可少的一环，对农业生产起着至关重要的作用。

种子活力测定可划分为生理测定法和生化测定法。生理测定法是测量种子发芽方面的特性和生长指标；生化测定法是测量与种子活力相关的特殊生化反应，如酶系统活性等。当前，关于玉米种子活力的传统测定方法主要有：抗冷测定法、幼苗生长测定法、加速老化试验法、电导率测定法等。上述传统的种子活力检测方法存在测量工作量大、可重复性差、测量周期长、受环境影响大、容易对种子造成损伤等缺点。

高光谱成像技术是集探测器技术、精密光学机械、微弱信号检测、计算机技术、信息处理技术于一体的综合性技术，具有波段多且宽度窄、光谱响应范围广、光谱分辨率高和“谱像合一”等特点。在紫外、可见光、近红外和中红外区域，获取数百计波段间隔非常小且光谱连续的光谱数据。光谱中的每个像元均对应一条连续的光谱，能够反映待测物的内部成分组成信息，在农业研究领域具有广阔的应用前景。

种子对光有吸收的属性，且在光束强度不同和光束密集度不同的情况下，种子的表面反射和体反射是不同的。而种子的这种光学特性是与种子内部生理指标有关的，因此可以通过高光谱成像技术，利用种子的光学特性对种子的活力进行无损检测。

另一方面，种子含水量与种子活力密切相关。当含水量高时，种子的呼吸作用加强，种子内贮藏物质的消耗加速，种子的生活力减退。有机物积累少，酶活性低，不能满足种子萌发所需的能量，导致发芽率低。另一方面，含水量过低会导致呼吸作用过弱，种子活力也会降低。因此，适宜的含水量是种子活力高低的重要指标，通过对种子含水量的测定也可以在一定程度上反映种子活力。

为了克服现存技术的缺点，本发明不同于传统生理测定法和生化测定法，通过高光谱成像技术和电阻抗技术，一方面提供了在线无损检测及筛选玉米种子活力的方法；另一方面，通过两种技术的结合，对玉米种子活力信息进行多维度的获取，大大的提高了检测的准确性。对已获取光学和电学信息的样本，通过发芽实验确定单粒种子活力水平，建立种子光学/电学/图像信息-活力模型库。比对模型库，即可知目前玉米种子的活力水平。

本发明的目标是通过无损方法检测玉米种子的高光谱图像及电阻抗，结合玉米种子光谱/图像信息-活力模型和电阻抗-活力模型对玉米种子活力信息进行多维度的获取，通过一种装置实现对玉米种子活力的在线无损检测及筛选。为此目的，此发明提供了一种创新利用高光谱成像技术及电阻抗技术的玉米种子活力无损在线检测和筛选的装置。

发明内容