[发明专利]一种基于光谱图像重建的高粱品种识别方法

说明书

本发明提供一种基于光谱图像重建的高粱品种识别方法，属于固态酿造原料检测技术领域；包括：使用Transformer模块实现对光谱重建模型HRNet的改进；建立高粱光谱重建数据集，并使用改进后的光谱重建模型RA‑HRNet获取高粱伪RGB图像与高光谱图像之间映射关系；搭建RGB图像采集平台，从采集的高粱真实RGB图像中获取高粱重建光谱图像，然后利用图像处理提取感兴趣区域图像特征，制作高粱重建光谱粮食品种数据集，并利用数据集建立高粱品种识别BiLSTM_Attention模型；本发明解决了现有技术在品种识别上存在缺陷和不足的问题，具有在线、无损、快速和识别准确率及可靠性更高的效果。

技术领域

本发明属于固态酿造原料检测技术领域，应用于高粱品种识别的过程中，具体涉及一种基于光谱图像重建的高粱品种识别方法。

背景技术

固态发酵技术在我国有着悠久的历史，也是我国特有的酿造工艺。在众多酿造传统白酒的原料中，高粱占其主要配比，且高粱酿酒具有醇厚浓郁、香正甘冽和出酒率高的优点。因此，高粱常作为酿酒工艺中较为理想的原料，用于酱香型白酒的酿造。

然而，高粱的品种很多，不同种类、产地的高粱对白酒酒质和出酒率都具有一定影响；高粱中的淀粉、单宁、脂肪、蛋白质等成分含量，除了品种之间的关系外，还和其生长环境、区域、季节和成熟度有关，而各成分含量的差异，将会影响生产出的白酒的香型、口感和风格；因此，选用酒企指定品种的高粱，对生产白酒酒质的稳定性尤为重要，高粱品种检测识别过程的准确性就成为了关键影响因素。

目前，一般酒企使用人工肉眼分辨方式和生物化学检测方式，来分辨识别不同种类的高粱品种；但是，不同品种的高粱间，外观特征差异并不明显，通过人工的方式难以保证检测识别结果的准确性和稳定性；而通过生物化学的方式则相对来说耗时耗力，需要检测人员具备操作专业仪器的技能；因此，本领域中需要探寻一种快速无损且便捷的方法，对不同高粱品种进行识别。

现有技术中，专利CN102706813A公开了基于高光谱图像的草地早熟禾品种识别方法，该专利通过将制备好的草地早熟禾样本置于高光谱成像装置中，采集高光谱图像；提取所述高光谱图像的信息，包括光谱信息和外部特征信息；根据提取的光谱信息计算不同波段下、不同草地早熟禾品种的总差异度；根据各波段下所述总差异度或所述总差异度结合外观特征信息建立判别不同品种草地早熟禾的函数模型；根据建立的函数模型对样本进行判别以识别出不同品种的草地早熟禾，为草地早熟禾品种的识别提供新的技术手段。

但是，该专利存在以下不足：其所述的草地早熟禾品种识别方法属于破坏性检测，样本检测过后不能再进行使用，如果样本量较大的话就会造成资源的浪费；且专利中所用的建模样本数量偏少，不能使得建模效果处于一个最优状态，因此其判断识别结果的准确度还具有一定的提升空间。

专利CN113092407A公开了基于近红外光谱的五常稻花香水稻原产地品种识别方法，该专利中，采集待测物质的一组光谱曲线集合，与五常稻花香水稻原产地品种物质的特征光谱曲线匹配；根据所述光谱曲线集合，计算获得待测物质的特征光谱曲线；计算两条特征光谱曲线的相关系数；当所述相关系数大于等于预设阈值，则所述待测物质为五常稻花香水稻原产地品种。

但是，该专利仍存在以下不足：其使用近红外光谱对水稻种子的品种进行识别，虽然鉴别精度高，但是所需的投入较大，且近红外光谱技术过度依赖模型，不适合作为样品和所测项目经常变化的分散性样品检测的手段。

因此，如何提供一种拥有足够优异的识别准确度，兼具在线、无损、便捷和可靠等优点的高粱品种识别方法，就成为了本领域技术人员的研究重点。

发明内容

为了解决背景技术中提及的问题及现有技术对于高粱识别过程中的局限和不足，本发明提出了一种基于光谱图像重建的快速、无损的准确识别高粱品种的方法；通过高粱RGB采集平台和光谱重建算法达到快速、低成本的获取高粱的光谱数据；通过使用重建光谱高粱品种数据集建立高粱品种识别模型，达到准确的识别效果。