基于二维低场核磁共振技术预测大豆含油率的方法及系统

本发明属于大豆含油检测，具体涉及一种基于二维低场核磁共振技术预测大豆含油率的方法及系统。

背景技术：

1、大豆又名黄豆，是中国重要的经济作物之一，它的营养价值很高，被称为“豆中之王”、“田中之肉”、“绿色的牛乳”等，在数百种天然食物中最受营养学家推崇。此外，大豆还是我国最常用的油料作物，大豆经压榨、浸出等方法可制得大豆油，因此，大豆的含油量常常作为种子优选的重要标准之一。同时，大豆的含水量在大豆贮藏方面有严格要求。综上，大豆含油含水量是大豆品种优选的重要标准。

2、申请号为cn201610279790.0的专利中公开了利用低场核磁共振技术测定大豆含油含水量的方法，此专利虽然能够快速判别大豆含油含水率的高低，但是由于上述采用的是一维核磁共振技术，因此无法区分大豆内不易流动水或自由水与油信号重叠的问题，因此存在大豆含油率预测准确率低的问题。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提供一种基于二维低场核磁共振技术预测大豆含油率的方法及系统，以提高预测大豆含油率预测的准确率。

2、其具体技术方案为：

3、本发明公开一种基于二维低场核磁共振技术预测大豆含油率的方法，所述方法包括：

4、步骤s1：获取待检测样本；所述待检测样本包括同一品种m颗大豆籽粒；其中，m为大于或等于1的正整数。

5、步骤s2：基于二维低场核磁共振技术确定干燥前各大豆籽粒对应的反演谱。

6、步骤s3：基于二维低场核磁共振技术确定干燥后各大豆籽粒对应的反演谱。

7、步骤s4：根据第一反演谱和第二反演谱提取各大豆籽粒对应的区域面积；所述第一反演谱为干燥前各大豆籽粒对应的反演谱；所述第二反演谱为干燥后各大豆籽粒对应的反演谱。

8、步骤s5：利用油质量定标曲线，根据各大豆籽粒对应的所述区域面积确定各大豆籽粒对应的油质量。

9、步骤s6：根据各大豆籽粒对应的油质量和干燥前各大豆籽粒的质量计算各大豆籽粒对应的含油率。

10、步骤s7：根据m颗大豆籽粒对应的含油率预测大豆含油率。

11、可选地，在步骤s3之前还包括：

12、对所述待检测样本中各大豆籽粒进行干燥处理。

13、可选地，所述基于二维低场核磁共振技术确定干燥前各大豆籽粒对应的第一反演谱，具体包括：

14、步骤s21：利用低场核磁共振仪确定磁场中的中心频率及硬脉冲脉宽。

15、步骤s22：设置低场核磁共振波谱分析软件中ir-cpmg脉冲序列的参数，根据中心频率、硬脉冲脉宽以及ir-cpmg脉冲序列的参数确定干燥前各大豆籽粒对应的回波峰点。

16、步骤s23：对干燥前各大豆籽粒对应的回波峰点进行反演，获得干燥前各大豆籽粒对应的第一反演初始谱。

17、步骤s24：判断反演次数是否大于或等于第一设定值n；如果反演次数大于或等于第一设定值n，则执行“步骤s25”；如果反演次数小于第一设定值n，则反演次数进行加一，并返回“步骤s23”；其中，n为大于或等于1的正整数。

18、步骤s25：对干燥前各大豆籽粒对应的第一反演初始谱进行归一化处理。

19、步骤s26：根据n个归一化处理后的第一反演初始谱求平均，获得干燥前各大豆籽粒对应的第一反演谱。

20、可选地，所述ir-cpmg脉冲序列的参数为：脉冲序列的采样点数td＝621694，前置放大增益prg＝3，重复采样时间tw＝2000ms，时延dl2＝0.50000ms，回波个数nech＝3000，反转时间个数nti＝20，接收机接收信号频率sw＝200khz，射频延时rfd＝0.020ms，模拟增益rg1＝20.0db，数字增益drg1＝3，重复采样的采样次数ns＝16，反转恢复时间vdl1按照对数分布设置20个。

21、可选地，反演设置的参数包括：筛孔大小meshsize＝128*128，窗体宽度windowwidth＝5，正则化regularization＝1，最小弛豫时间tmin＝1e-2ms，最大弛豫时间tmax＝1e+4ms。

22、可选地，所述利用油质量定标曲线，根据各大豆籽粒对应的所述区域面积确定各大豆籽粒对应的油质量，具体包括：

23、步骤s51：确定各所述区域面积对应的信号强度。

24、步骤s52：利用油质量定标曲线，根据各所述区域面积对应的信号强度确定各大豆籽粒对应的油质量。

25、本发明还提供一种基于二维低场核磁共振技术预测大豆含油率的系统，所述系统包括：

26、获取模块，用于获取待检测样本；所述待检测样本包括同一品种m颗大豆籽粒；其中，m为大于或等于1的正整数。

27、第一反演谱确定模块，用于基于二维低场核磁共振技术确定干燥前各大豆籽粒对应的反演谱。

28、第二反演谱确定模块，用于基于二维低场核磁共振技术确定干燥后各大豆籽粒对应的反演谱。

29、区域面积提取模块，用于根据第一反演谱和第二反演谱提取各大豆籽粒对应的区域面积；所述第一反演谱为干燥前各大豆籽粒对应的反演谱；所述第二反演谱为干燥后各大豆籽粒对应的反演谱。

30、油质量确定模块，用于利用油质量定标曲线，根据各大豆籽粒对应的所述区域面积确定各大豆籽粒对应的油质量。

31、含油率确定模块，用于根据各大豆籽粒对应的油质量和干燥前各大豆籽粒的质量计算各大豆籽粒对应的含油率。

32、大豆含油率预测模块，用于根据m颗大豆籽粒对应的含油率预测大豆含油率。

33、可选地，所述第一反演谱确定模块，具体包括：

34、第一参数确定单元，用于利用低场核磁共振仪确定磁场中的中心频率及硬脉冲脉宽。

35、第一回波峰点确定单元，用于设置低场核磁共振波谱分析软件中ir-cpmg脉冲序列的参数，根据中心频率、硬脉冲脉宽以及ir-cpmg脉冲序列的参数确定干燥前各大豆籽粒对应的回波峰点。

36、第一反演初始谱确定单元，用于对干燥前各大豆籽粒对应的回波峰点进行反演，获得干燥前各大豆籽粒对应的第一反演初始谱。

37、第一判断单元，用于判断反演次数是否大于或等于第一设定值n；如果反演次数大于或等于第一设定值n，则执行“第一归一化处理单元”；如果反演次数小于第一设定值n，则反演次数进行加一，并返回“第一反演初始谱确定单元”；其中，n为大于或等于1的正整数。

38、第一归一化处理单元，用于对干燥前各大豆籽粒对应的第一反演初始谱进行归一化处理。

39、第一反演谱确定单元，用于根据n个归一化处理后的第一反演初始谱求平均，获得干燥前各大豆籽粒对应的第一反演谱。

40、可选地，所述ir-cpmg脉冲序列的参数为：脉冲序列的采样点数td＝621694，前置放大增益prg＝3，重复采样时间tw＝2000ms，时延dl2＝0.50000ms，回波个数nech＝3000，反转时间个数nti＝20，接收机接收信号频率sw＝200khz，射频延时rfd＝0.020ms，模拟增益rg1＝20.0db，数字增益drg1＝3，重复采样的采样次数ns＝16，反转恢复时间vdl1按照对数分布设置20个。

41、可选地，所述油质量确定模块，具体包括：

42、信号强度确定单元，用于确定各所述区域面积对应的信号强度。

43、油质量确定单元，用于利用油质量定标曲线，根据各所述区域面积对应的信号强度确定各大豆籽粒对应的油质量。

44、本发明的一种基于二维低场核磁共振技术预测大豆含油率的方法及系统，与现有技术相比，有益效果为：

45、本发明首先基于二维低场核磁共振技术先后确定干燥前以及干燥后各大豆籽粒对应的反演谱；其次根据干燥前以及干燥后各大豆籽粒对应的反演谱提取各大豆籽粒对应的区域面积；再次利用油质量定标曲线根据各大豆籽粒对应的所述区域面积确定各大豆籽粒对应的油质量；然后根据各大豆籽粒对应的油质量和干燥前各大豆籽粒的质量计算各大豆籽粒对应的含油率；最后根据m颗大豆籽粒对应的含油率预测大豆含油率。本发明基于二维低场核磁共振技术提取出干燥前以及干燥后各大豆籽粒对应的反演谱，基于干燥前以及干燥后各大豆籽粒对应的反演谱能够准确地将重叠区域内的油面积提取出来，进而提高大豆含油率预测的准确率。