專利名稱：基于小波變換的快速無損檢測綠茶含水率的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于茶葉加工檢測領域，具體涉及一種快速無損檢測綠茶含水率的方法。
背景技術(shù)：
茶葉產(chǎn)品是由茶葉的新鮮嫩梢經(jīng)過一系列物理和化學變化而制成的，綠茶的加工工序包括殺青、揉捻和干燥等工序，在這些加工工序中含水率直接影響了原料的物理狀態(tài)和化學反應的進程，是形成茶葉品質(zhì)的關鍵因素。以殺青工序為例，殺青的關鍵技術(shù)是要針對葉片的含水率確定殺青時間和殺青溫度。而目前茶葉含水率的準確測量都是采用烘干稱質(zhì)量法，這種方法測量時間長，至少需要1 2小時，而且高溫烘干過程破壞了茶葉的營養(yǎng)成分，導致了測試樣本不能再食用，無法滿足茶葉加工過程實時檢測的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于小波變換的快速無損檢測綠茶含水率的方法，可快速有效地監(jiān)測綠茶加工過程中含水率的動態(tài)變化，實現(xiàn)綠茶加工過程中含水率的快速、無損、低成本檢測。一種基于小波變換的快速無損檢測綠茶含水率的方法，包括以下步驟(1)獲取綠茶樣本在888-1007nm范圍的漫反射光譜，得到888-1007nm范圍內(nèi)每個波長處的漫反射光譜反射率，并基于公式A = log(l/R)計算所述綠茶樣本的吸光度，得到所述綠茶樣本的吸光度光譜；其中，R為漫反射光譜反射率，A為吸光度；(2)選用db3 (Daubechies 3)小波基函數(shù)對所述綠茶樣本的吸光度光譜進行離散小波變換，提取3尺度低頻小波系數(shù)，得到所述綠茶樣本的19個小波特征系數(shù)；(3)把所述綠茶樣本的19個小波特征系數(shù)代入公式(I)，計算得到所述綠茶樣本的含水率Y1i7m= 0. 206-10. 718χ「18· 337x2+29. 155xs+13. 073x4+5. 081x5+4. 935x6-12. 903x 7-10. 960x8-3. 334x9-12. 292x10-2. 915xn+7. 334x12+5. 165x13+4. 296x14+(I) 7. 772X, 5+5. 366x16-4. 253X17-5. 163X18-1. 262X19其中，Ym51^綠茶樣本的含水率，X1, -X19為所述綠茶樣本的19個小波特征系數(shù)。步驟(1)中，所述的綠茶樣本在888-1007nm范圍的漫反射光譜可通過短波近紅外范圍的光譜儀獲得。本發(fā)明中，首先通過采集綠茶在888-1007nm的漫反射光譜并計算得到吸光度，由于888-1007nm為水分子中的特征鍵O-H在光譜中的特征吸收波段，尤其是包含了水分子的反對稱伸縮振動的組合頻吸收譜帶970nm等，因此，888-1007nm的特征吸收譜帶處的吸光度光譜能夠很好反映綠茶中的含水率的信息；再采用小波變換來壓縮數(shù)據(jù)提取小波特征信息，并優(yōu)化選取db3 (Daubechies 3)小波基函數(shù)和3尺度低頻小波系數(shù)組合，從而得到與綠茶的含水率密切相關的19個小波特征系數(shù)；進而以這19個小波特征系數(shù)為自變量，綠茶含水率為因變量建立多元線性回歸模型，實現(xiàn)綠茶中含水率的有效檢測。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果①快速，近紅外光譜掃描速度快，可在Is內(nèi)完成整個紅外波段范圍的掃描。②簡單，近紅外光譜檢測法步驟少、操作簡單，避免了傳統(tǒng)烘干稱質(zhì)量法的漫長的烘干過程，和繁瑣的多次稱量過程。③低成本，采用的短波近紅外光譜范圍短，故對應的儀器價格相對便宜，維護的成本也低。④具有良好的經(jīng)濟效益，傳統(tǒng)的測量手段在取樣、制樣、測定等方面需要耗費大量的人力、財力、物力，本檢測方法因步驟簡單、使用方便，可以快速、準確的檢測綠茶的含水率，故具有良好的經(jīng)濟效益。


圖1為綠茶樣本的吸光度光譜圖。圖2為綠茶樣本的19個小波特征系數(shù)。圖3為實施例中綠茶樣本的含水率檢測值與實際值散點分布圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖來詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。一種基于小波變換的快速無損檢測綠茶含水率的方法，包括以下步驟(1)收集綠茶樣本收集具有代表性的多種茶葉樣本共738個，包括五個品種鮮葉樣本，如表1所示； 七個等級綠茶樣本，如表2所示；八類綠茶初制工藝中原料樣本，如表3所示。表1.五個品種鮮葉樣本的含水率(w. b. , % )
權(quán)利要求
1. 一種基于小波變換的快速無損檢測綠茶含水率的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)獲取綠茶樣本在888-1007nm范圍的漫反射光譜，得到888-1007nm范圍內(nèi)每個波長處的漫反射光譜反射率，并基于公式A = log(l/R)計算所述綠茶樣本的吸光度，得到所述綠茶樣本的吸光度光譜；其中，R為漫反射光譜反射率，A為吸光度；(2)選用db3小波基函數(shù)對所述綠茶樣本的吸光度光譜進行離散小波變換，提取3尺度低頻小波系數(shù)，得到所述綠茶樣本的19個小波特征系數(shù)；(3)把所述綠茶樣本的19個小波特征系數(shù)代入公式(I)，計算得到所述綠茶樣本的含水率Y1i7m= 0. 206-10. 718χ「18· 337x2+29. 155xs+13. 073x4+5. 081x5+4. 935x6-12. 903x7-10 .960x8-3. 334x9-12. 292x10-2. 915xn+7. 334x12+5. 165x13+4. 296x14+ (I) 7. 772x15+5. 366x 16-4. 253x17-5. 163x18-1. 262x19其中，Ytw為綠茶樣本的含水率，X1, -X19為所述綠茶樣本的19個小波特征系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于小波變換的快速無損檢測綠茶含水率的方法，包括獲取茶葉樣本在短波近紅外光譜888-1007nm范圍的漫反射光譜，并經(jīng)計算轉(zhuǎn)換后得到吸光度光譜，再采用db3小波基函數(shù)對其進行離散小波變換，提取3尺度低頻小波系數(shù)，得到19個小波特征系數(shù)，并據(jù)此計算樣本的含水率。本發(fā)明方法可快速有效地監(jiān)測綠茶加工過程中含水率的動態(tài)變化，實現(xiàn)綠茶加工過程中含水率的快速、無損、低成本檢測。
文檔編號G01N21/35GK102507495SQ201110375608
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者何勇, 李曉麗, 聶鵬程, 裘正軍, 鮑一丹 申請人:浙江大學