基于多目标优化和多光谱技术的水分和粒径同时检测的方法

技术特征：
1.基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：通过多光谱装置采集训练集中颗粒物的多个第一高光谱图像，并测得训练集中颗粒物的水分和粒径，所述多光谱装置包括相机（2）和多个滤光片（401）；s2：基于第一高光谱图像的光谱信号以及训练集中颗粒物的水分和粒径，使用偏最小二乘算法建立多光谱信号与水分和粒径之间的多元校正模型；s3：通过多光谱装置采集测试集药物颗粒的多个第二高光谱图像；s4：将第二高光谱图像的光谱信号输入多元校正模型获取测试集中药物颗粒的水分和粒径。2.如权利要求1所述的基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法，其特征在于：步骤s1之前包括搭建多光谱装置，所述多光谱装置还包括光源（1）、镜头（3）、滤镜轮（4）、用以控制相机（2）曝光时间和滤镜轮（4）转动的控制模块，所述滤镜轮（4）上设有用以安装滤光片（401）的安装孔。3.如权利要求1或2所述的基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法，其特征在于，步骤s1中还包括：从多个第一高光谱图像的光谱信号中筛选出第一优化多光谱信号，基于该第一优化多光谱信号获取其对应的优化滤光片（401），并将多光谱装置上的所有滤光片（401）更换为优化滤光片（401）。4.如权利要求3所述的基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法，其特征在于，基于优化滤光片（401）的优化滤光片（401）参数调整相机（2）的曝光时间，使得每个波段下采集的灰度图像的灰度值保持一致。5.如权利要求3所述的基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法，其特征在于，从多个第一高光谱图像中的光谱信号中筛选出第一优化多光谱信号，获取该第一优化多光谱信号对应的优化滤光片（401）具体包括：通过高斯函数对第一高光谱图像的光谱信号过滤获取第一模拟光谱信号，通过多目标进化优化算法nsga-ii对第一模拟多光谱信号优化获取第一优化多光谱信号，基于第一优化多光谱信号获取优化滤光片（401）参数，基于优化滤光片（401）参数获取其对应的优化滤光片（401）。6.如权利要求4所述的基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法，其特征在于，通过高斯函数对第一高光谱图像的光谱信号过滤获取第一模拟光谱信号具体包括：基于滤光片（401）参数的中心波长cwl、峰值透过率pt和半高宽fwmh构造高斯滤波函数：，其中是光谱的波长，在高光谱光谱范围至内可以任意取值，是高斯滤波函数的标准差，与fwmh相关，；基于高斯滤波函数获取模拟多光谱信号：，其中为样品i的高光谱图像的光谱信号。7.如权利要求4所述的基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法，其特
征在于：多目标优化算法nsga-ii对模拟多光谱信号筛选获取第一优化多光谱信号，所述第一优化多光谱信号满足约束：，其中表示备选的全部模拟多光谱信号，x表示筛选出的d个第一优化多光谱信号。8.如权利要求6所述的基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法，其特征在于，基于第一优化多光谱信号获取优化滤光片（401）参数具体包括：使用蒙特卡罗五折交叉验证法，在第一优化多光谱信号上得到水分的决定系数以及粒径的决定系数的平均值；多目标优化算法nsga-ii以和作为两个优化目标，目标函数为，多目标优化算法nsga-ii对和同时进行优化获取水分和粒径的定量结果，根据定量结果获取优化滤光片（401）参数。9.如权利要求3所述的基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法，其特征在于，基于优化滤光片（401）的优化滤光片（401）参数调整相机（2）的曝光时间，使得每个波段下采集的灰度图像的灰度值保持一致具体包括：设定每个波段下的图像平均灰度值为gv，调整每个波段下相机（2）的曝光时间，使得每个波段下图像的平均灰度值均在以gv为中心的预设范围内。10.如权利要求1或2所述的基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法，其特征在于：步骤s1中通过烘干失重法测定训练集中颗粒物的水分含量、通过激光衍射粒径仪测定训练集中颗粒物的粒径。

技术总结
本发明提供基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法，属于多目标优化和多光谱技术领域。该基于多目标优化和多光谱的水分和粒径同时检测的方法包括如下步骤：S1：通过多光谱装置采集训练集中颗粒物的多个第一高光谱图像，并测得训练集中颗粒物的水分和粒径，所述多光谱装置包括相机和多个滤光片；S2：基于第一高光谱图像的光谱信号以及训练集中颗粒物的水分和粒径，使用偏最小二乘算法建立多光谱信号与水分和粒径之间的多元校正模型；S3：通过多光谱装置采集测试集药物颗粒的多个第二高光谱图像；S4：将第二高光谱图像的光谱信号输入多元校正模型获取测试集中药物颗粒的水分和粒径结果。本发明方便操作，检测效率较高。较高。较高。


技术研发人员：朱捷强 茹晨雷 胡罗克 文武 黄俊航
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2022.02.16
技术公布日：2022/7/29