基于高光譜圖像技術的銀杏葉中總黃酮含量無損檢測研究.pdf

1、黃酮類化合物是銀杏葉中主要的化學活性成分，也是銀杏葉制劑中公認的有效成分之一。隨著季節(jié)的變化，銀杏葉中總黃酮的含量和分布也隨之發(fā)生變化。利用新技術快速、無損和準確地測量銀杏葉片中總黃酮的含量及其分布，來代替費時費力的傳統(tǒng)理化分析方法，對總黃酮含量的檢測以及判斷銀杏葉的最佳采摘時節(jié)具有重要意義。
　　 本研究著重探討應用高光譜圖像技術檢測葉片總黃酮含量及其分布的方法，主要工作如下:
　　 1.銀杏葉片高光譜圖像采集研究。采

2、集了銀杏葉的近紅外高光譜圖像(900～1700nm)和可見光高光譜圖像（408～1117nm），并提取光譜信息。同時，用常規(guī)檢測方法對銀杏葉中的總黃酮含量進行檢測，得到相應的檢測數(shù)據(jù)。利用光譜信息結(jié)合偏最小二乘法(PLS)定量分析銀杏葉的總黃酮含量。比較兩種不同波段下高光譜圖像的建模結(jié)果，確定出近紅外高光譜圖像更適合總黃酮含量的檢測。
　　 2.銀杏葉片總黃酮含量預測模型研究。利用近紅外高光譜圖像的光譜信息定量分析銀杏葉中總黃酮

3、含量，并利用特征波長篩選法優(yōu)化銀杏葉總黃酮含量的預測模型以提高模型的精確度和穩(wěn)定性。研究中分別利用區(qū)間偏最小二乘法(iPLS)、聯(lián)合區(qū)間偏最小二乘法(SiPLS)、向后區(qū)間偏最小二乘法(BiPLS)和遺傳算法-偏最小二乘法（GA-PLS）篩選特征波長，并將它們對應的結(jié)果進行比較。實驗結(jié)果表明，SiPLS、BiPLS和GA-PLS建模結(jié)果均優(yōu)于全光譜偏最小二乘法，并且降低了模型復雜度;其中BiPLS預測結(jié)果最佳，挑選的光譜區(qū)間為1043～

4、1070nm、1126～1154nm、1209～1237nm、1292～1320nm、1375～1431nm、1458～1486nm、1514～1541nm，總黃酮含量預測模型校正集的相關系數(shù)R和交互驗證均方根誤差RMSECV分別為0.8918和3.89mg/g，預測集的相關系數(shù)尺和預測均方根誤差RMSEP分別為0.9067和3.57mg/g。
　　 3.銀杏葉片總黃酮含量葉面分布圖研究。利用主成分分析(PCA)提取特征區(qū)間內(nèi)的

5、近紅外高光譜圖像的光譜特征信息，并將特征信息與化學方法檢測得到的總黃酮含量值進行關聯(lián)，建立了葉片高光譜圖像信號與總黃酮含量之間的多元線性回歸模型(Rp=0.8511，RMSEP=4.7856mg/g)。然后，依次將高光譜圖像中每個像素點的光譜值代入總黃酮含量回歸模型中計算出每個像素點對應的總黃酮含量值，得到了葉片總黃酮含量的葉面分布圖。該總黃酮含量分布圖解決了化學分析法、光譜分析法難以檢測整個葉面上總黃酮含量分布的難題。