常规稻与杂交稻谷的仿生电子鼻分类识别.pdf

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1、第30卷第9期农业工程学报、，01．30No．92014年5月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMav2014133常规稻与杂交稻谷的仿生电子鼻分类识别徐赛2，周志艳，，罗锡文，2(1．华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室，广州510642；2．华南农业大学工程学院，广州510642)摘要：气味是进行稻谷品种及其品质识别的重要方法之一，作为一种基于仿生嗅觉的机器检测方法，仿生电子鼻在水稻品种的分类识别中具有较好的应用前景。常规稻与杂交稻在食昧品质等方面存在一定的差

2、异，为了解应用电子鼻进行常规稻谷与杂交稻谷识别的可行性，采用PEN3电子鼻对同季同地域收获的3种常规稻(中香1号、湘晚13、瑶平香)和3种杂交稻(伍丰优T025、品36、优优122)稻谷样品的气味信息进行了采集和分析。首先通过过载分析(Loadings)法分析了电子鼻检测稻谷气体挥发物时的各传感器贡献率，分别针对基于特征值的提取和稻谷气味检测对电子鼻传感器阵列中的传感器进行了优选，阐明了稻谷气体挥发物检测中应以对硫化物、氮氧化合物、芳香成分和有机硫化物敏感的传感器为主。随后，分别采用主成分分析法(principalcomponentanalysis，PCA)

3、、线性判别法(1ineardiscriminantanalysis，LDA)和BP神经网络对6种不同稻谷之间、常规稻与杂交稻之间的分类识别进行了研究。结果表明，PCA分析法与LDA分析法在对6种不同稻谷之间的分类以及常规稻与杂交稻之间的分类中均未取得理想的效果，存在部分样本数据点重叠或样本数据点较近的情况，在实际应用中易发生混淆；而BP神经网络在对6种不同稻谷之间的分类中对测试集的识别正确率分别达到了90％，在常规稻与杂交稻之间的分类识别中对测试集的识别正确率达到了96．7％。上述试验验证了电子鼻用于常规稻与杂交稻稻谷分类识别的有效性，为常规稻与杂交稻的快速

4、、无损分类识别提供了一种新的方法。关键词：分类；识别；神经网络；电子鼻；仿生嗅觉；常规稻；杂交稻；品种；气味doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．09．017中图分类号：TP229文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)一09—0133—07徐赛，周志艳，罗锡文．常规稻与杂交稻谷的仿生电子鼻分类识别[J]．农业工程学报，2014，30(9)：133—139．XuSai，ZhouZhiyan，LuoXiwen．Classificationandrecognitionofhybridandinbredroughriceb

5、asedonbionicelectronicnose[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgdculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(9)：133—139．(inChinesewithEnglishabstract)此有必要寻找新的识别方法。据MonscoorMA等l1lj0引言报道，在稻谷的挥发性气味物质中有超过100多种中国65％以上的人口以稻米为主食【lJ，随着人化学物质被检测出来，其中某些物质的含量因品种们生活水平的提高，人们对稻米的食味品质越来越不同

6、而差异显著。因此，气味检测是进行稻谷的品关注l引。不同品种的稻米，其香度、口感、颜色等种及其品质识别的又一重要方法L1引。有所不同，尤其是杂交稻与常规稻之间L3。稻谷是仿生电子鼻是一种模拟生物嗅觉的新颖仿生稻米的初始状态，由于谷壳的包裹，直接辨别较难。检测手段，通常由若干气敏传感器组成传感器阵列目前稻谷的品种及其品质的识别方法主要有：感官进行气体挥发性物质的复合检测和识别，阵列中每一评价法【2J，实验室化验测定法l孓、液相色谱法J，个传感器对某些特定种类的气体成分敏感，使得整个机器视觉法【9]等，但这些方法各有优缺点【l⋯，因电子鼻能够对气体中不同的成分进行

7、识别并给出总体评价。目前，电子鼻技术在农业领域的应用已有较多报道，如病虫害、水果、饮料[16-17]、酒类引、收稿日期：2013-10—11修订日期：2013-12—12基金项目：国家自然科学基金项目(31371539)；广东省自然科学基金肉类L19]等的快速检测识别，证明了电子鼻对不同物项目($2012040007613)；国家自然科学基金．广东省联合基金项Ej质的气味进行分类识别的有效性。(U0931001)在基于电子鼻的水稻气味识别研究中，Zheng作者简介：徐赛(1991一)，男(汉族)，湖南衡阳人，主要研究方向为等UJ用电子鼻(高分子聚合物气体传感

8、器)对4种智能检测与控制。广东省广州市华南农业大学土