基于二维相关光谱的茶叶/化妆品等品质检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于二维相关光谱的茶叶/化妆品等品质无损高精度检测方法 与系统。属光学传感技术领域W及分析检测仪器技术领域。
【背景技术】
[0002] 茶叶作为一种健康、绿色的饮用食品，已成为当今世界最为普遍和重要的=大饮 料之一。而在具有千年饮茶历史和世界最大茶叶供应国的中国，茶叶更是一种尤为重要的 食品。消费者对于茶叶真假优劣的判断，工业界对于茶叶加工过程的监控，都提出了越来越 高的要求 近年来，随着市场的发展和人们生活水平的提高，人们对于美的追求不断提高，护肤化 妆品已成为一个日益壮大的市场，消费者对化妆品的质量的鉴定也有了日益增长的需求。
[0003]传统上依赖专家视觉、味觉、知识经验评价茶叶品质，依靠化学方法评判化妆品质 量的方法都繁琐、难W广泛应用，不能满足前述的市场背景。因此，一些新的快速、无损、准 确的检测技术被提出，其中尤W基于光谱的方法最具优势，如专利号CN103048313A基于电 感禪合等离子光谱鉴别茶叶采摘时间，CN101620180A采用近红外漫反射谱方法检测茶叶质 量。当然该些方法也存在设备复杂、大型，检测灵敏度有限的问题。
[0004]二维相关光谱的方法通过引入扰动变量获得多个光谱进行相关运算，增加了光谱 包含的物质信息量和对细微光谱变化的解析能力。如专利号CN102435575A通过引入温度 变量建立的近红外二维相关光谱检测方法，又如专利号CN103115910A通过偏振扰动测试 植物油巧光光谱并将其用于种类检测中。该些方法提高了传统一维光谱法的检测精度，但 它们添加的温度变量所耗时间长，而增加的偏振扰动变量使的系统复杂、自动化程度不够， 不能满足快速、实时测量的要求。
【发明内容】
[0005]1、本发明的目的。
[0006]本发明的目的在于提出一种基于LED的快速、自动获取二维相关光谱的方法与系 统，并将其应用到茶叶/化妆品等品质高灵敏度检测中。
[0007]2、本发明所采用的技术方案。
[0008]本发明提出的基于二维相关光谱的茶叶/化妆品等品质检测方法，其特征在于按 照如下步骤进行： 步骤1、光谱采集 通过L邸对样品的照射，激发样品可见近红外反射谱或巧光光谱并进行采集； 步骤2、光谱预处理 对采集到的巧光光谱或反射光谱进行预处理，去除干扰； 步骤3、二维相关光谱获取 对不同的多个样品光谱，选取特征区间进行同步相关或异步相关计算，得到代表此种 样品的同步谱或异步谱； 步骤4、检测模型建立 基于化学计量学的方法建立样品二维相关光谱和样品等级的检测评估模型； 步骤5、样品品质检测 对于新的待检测的样品，采集动态光谱计算二维相关谱，带入检测模型分析后得到样 品品质检测结果。
[0009] 所述的二维巧光相关光谱按照如下办法获取，将每一次不同波长L邸激发下的巧 光信号选取特定区间，并进行相关计算，可由下式获得代表同步相关谱；
其中0代表同步谱，为第J个动态巧光光谱，K,和。代表两个不同的光谱基元，? 为动态光谱总数。
[0010] 所述的步骤1中，光谱采集采用轮流快速点亮特定的LED,并对应自动切换相应的 滤光片采集在多个L邸激发光源下的可见近红外反射谱或巧光光谱或者在某一特定LED 下，自动改变输出电流W改变光源强度，采集不同光强下的多个反射谱或巧光谱。
[0011] 所述的步骤2中，去除干扰包括有选择性地进行平滑去噪，多元散射校正处理。
[0012] 所述的基于化学计量学的方法检测模型建立，包括主成分回归，偏最小二乘回归， 神经网络的方法，建立样品二维相关光谱和样品等级的检测评估模型，其中主成分回归和 偏最小二乘法适用于建立线性模型，而神经网络适用于建立非线性模型。
[0013] 包括光谱检测装置、光谱记录装置、系统控制装置、数据分析反馈装置； 光谱检测装置由多个L邸光源，滤波片组和大巧径光纤组成；L邸光源部分由用于测量 可见近红外反射谱的白光L邸或多个用于巧光激发的不同峰值波长的L邸构成，波长范围 可覆盖360-700 ;滤波片组部分由滤光片轮及其上安放的滤除激发光源强光的长通滤波片 组成； 光谱记录装置包括光谱分光采集系统将连续采集的光谱信号记录传输到微处理单元 上； 系统控制装置由微处理系统、驱动控制模块、步进电机组成，微处理系统可W是单片 机、电脑、或者手机，通过驱动控制模块控制LED的切换和强度变化，W及步进电机的转动 W切换相应的滤光片； 数据分析反馈装置包括微处理器和显示屏，微处理器将记录的光谱信号进行相关运算 和分析处理，最终将分析结果反馈到显示屏上。
[0014] 本系统还包括检测探头。
[0015] 3、本发明的有益效果。
[0016] 现有技术人员普遍考虑的是增加其他变量如温度、偏振等其他非L邸变量进行 补充纠正系统品质检测的误差，本发明通过对基于LED即可提高检测品质的精度，对系统 的改进比较小，系统比较小便携，进而产生的成本低，同时又能满足快速有效的高精度检 巧。，实用性较强。本发明可W将其应用到茶叶品质检测或化妆品检测中，当然不限于此，还 可应用与中药、牛奶品质，及皮肤特性参数的检测中。
【附图说明】
[0017]图1是快速二维相关光谱检测系统结构图。
[001引图2是走种不同等级的狮峰龙井茶在四种不同波长L邸下得到的二维巧光相关同 步光谱。
[0019] 图3是基于二维相关同步光谱的狮峰龙井品质检测结果。
[0020] 图4是基于一维巧光光谱的狮峰龙井品质检测结果。
[0021] 1--样本2--检测探头3--LED光源4--滤波片组5--步进电机6-- 驱动控制模块7-一微处理器8-一显示屏9一一光谱记录仪10-一光纤。
【具体实施方式】
[0022] 为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有 益效果，申请人将在下面W实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发 明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应 视为本发明的技术方案范畴。 实施例
[0023] 如图1所示，在进行茶叶样品的检测时，将被检测茶叶样本1放置在检测系统2 下，微处理器7通过驱动控制模块6