本發(fā)明涉及中藥材檢測(cè)，具體地，涉及一種快速現(xiàn)場(chǎng)鑒定陳皮產(chǎn)地的方法。

背景技術(shù)：

1、廣陳皮，來源于蕓香科植物橘（ citrus?reticulatablanco）及其栽培變種的干燥成熟果皮。在中藥中，陳皮通常指的是曬干或低溫干燥處理后的柑橘皮。廣陳皮特指產(chǎn)自中國廣東省的優(yōu)質(zhì)陳皮，尤其是以廣東新會(huì)所產(chǎn)的為上品，因此有時(shí)也稱為新會(huì)陳皮，其藥效和經(jīng)濟(jì)價(jià)值與產(chǎn)地密切相關(guān)。而市場(chǎng)上還有其他產(chǎn)地如湖南、江西、廣西等和其他品種的橘皮制成的陳皮，被稱為雜皮。因新會(huì)陳皮價(jià)格最高，常存在用其他產(chǎn)地陳皮冒充新會(huì)陳皮的現(xiàn)象。因此，能夠現(xiàn)場(chǎng)快速鑒定陳皮產(chǎn)地對(duì)保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益具有重要意義。

2、傳統(tǒng)的陳皮產(chǎn)地鑒定方法主要依賴于感官判斷和化學(xué)成分分析，感官判斷比較主觀，依賴于評(píng)價(jià)者的經(jīng)驗(yàn)，存在不確定性和隨機(jī)性，化學(xué)分析如氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法（gc-ms）、高效液相色譜法（hplc）、紅外光譜法（ir）等結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法雖然可以較準(zhǔn)確地將新會(huì)陳皮與其他產(chǎn)地的陳皮進(jìn)行辨別，但是均存在樣品測(cè)試時(shí)間長，需要大型且昂貴的分析儀器，消耗更多的有害有機(jī)試劑、對(duì)陳皮的破壞性強(qiáng)等不足。且大型精密儀器體積較大，價(jià)格高，維護(hù)和使用難度較大。因此，開發(fā)一種不需要大型精密儀器，對(duì)陳皮破壞性較小，準(zhǔn)確度較高的鑒定新會(huì)和非新會(huì)產(chǎn)區(qū)陳皮的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷和不足，提供一種鑒定陳皮產(chǎn)地的方法。

2、本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案給予實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明首先一種快速現(xiàn)場(chǎng)鑒定陳皮產(chǎn)地的方法，包括以下步驟：

4、s1.將已知新會(huì)和非新會(huì)產(chǎn)區(qū)的陳皮樣品的特征元素含量輸入art-2a模型中進(jìn)行聚類分析，得到產(chǎn)地聚類標(biāo)簽；所述特征元素為p、s、cl、k、ca、cr、mn、fe、cu和zn；

5、s2.使用s1中聚類分析后的樣品數(shù)據(jù)和產(chǎn)地聚類標(biāo)簽作為數(shù)據(jù)集對(duì)隨機(jī)森林分類模型進(jìn)行訓(xùn)練，構(gòu)建陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)模型；

6、s3.將未知產(chǎn)地的陳皮樣品的上述特征元素?cái)?shù)據(jù)輸入art-2a模型，得到產(chǎn)地聚類標(biāo)簽，再將未知產(chǎn)地的陳皮樣品的特征元素?cái)?shù)據(jù)和相應(yīng)的產(chǎn)地聚類標(biāo)簽輸入陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)模型，鑒定該陳皮樣品是否為新會(huì)區(qū)產(chǎn)地的陳皮。

7、art-2a是一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類算法，屬于自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)的變種。art?代表“自適應(yīng)共振理論”（adaptive?resonance?theory），最初由stephen?grossberg提出。art-2a專門用于處理連續(xù)型數(shù)據(jù)，它的設(shè)計(jì)允許在線學(xué)習(xí)，也就是隨著新數(shù)據(jù)的到來，模型可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整并生成新的類或調(diào)整已有的類。art-2a廣泛用于圖像識(shí)別、語音處理、生物信息學(xué)、信號(hào)處理等領(lǐng)域，尤其是在需要對(duì)不斷更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)聚類和識(shí)別的場(chǎng)合。art-2a在處理不斷輸入的新數(shù)據(jù)時(shí)，不需要預(yù)先定義類別數(shù)量，能夠動(dòng)態(tài)地適應(yīng)新的模式，可以在有噪聲干擾的情況下保持較好的聚類效果。

8、本發(fā)明首次結(jié)合了art-2a和隨機(jī)森林模型用于陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)。具體地，本發(fā)明使用了常見的幾種用于產(chǎn)地預(yù)測(cè)的算法模型單一處理或兩兩結(jié)合處理陳皮樣品數(shù)據(jù)，并進(jìn)行建模，比較其預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，結(jié)果表明art-2a和隨機(jī)森林模型的結(jié)合可以大大提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，本發(fā)明建立了art-2a聚類分析模型和基于隨機(jī)森林算法的陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)模型，對(duì)新會(huì)區(qū)陳皮產(chǎn)地的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率可達(dá)到96.5%，可以實(shí)現(xiàn)了快速且準(zhǔn)確地鑒定陳皮是否為新會(huì)區(qū)產(chǎn)地的陳皮。

9、優(yōu)選地，所述新會(huì)產(chǎn)區(qū)包括會(huì)城街道、大澤鎮(zhèn)、司前鎮(zhèn)、羅坑鎮(zhèn)、雙水鎮(zhèn)、崖門鎮(zhèn)、古井鎮(zhèn)、三江鎮(zhèn)、睦洲鎮(zhèn)、大鰲鎮(zhèn)。

10、進(jìn)一步地，步驟s1中所述特征元素含量為通過x射線熒光光譜分析獲得。

11、優(yōu)選地，所述x射線熒光光譜分析可使用便攜式x射線熒光光譜儀進(jìn)行分析，通過使用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)獲得陳皮樣品特征數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速鑒定陳皮產(chǎn)地。

12、進(jìn)一步地，步驟s1所述聚類分析為根據(jù)元素含量組成的相似性對(duì)已知新會(huì)和非新會(huì)產(chǎn)區(qū)的陳皮樣品的特征元素進(jìn)行聚類分析，獲取不同產(chǎn)區(qū)的陳皮樣品的特征元素相對(duì)含量數(shù)據(jù)，得到產(chǎn)地聚類標(biāo)簽。

13、進(jìn)一步地，步驟s2所述數(shù)據(jù)集按照8:2比例分為訓(xùn)練集和測(cè)試集。

14、進(jìn)一步地，步驟s2所述訓(xùn)練設(shè)置的參數(shù)為：最大樹深度“max?depth”為：（10，20，30）和樹木數(shù)量“n?estimators”為（10，50，100，200），最大特征數(shù)“max?features”為（auto）。

15、進(jìn)一步地，步驟s3所述未知產(chǎn)地的陳皮樣品的特征元素?cái)?shù)據(jù)為使用便攜式x射線熒光光譜儀檢測(cè)獲得。使用便攜式x射線熒光光譜儀檢測(cè)無需使用有害有機(jī)試劑，對(duì)陳皮的破壞性小，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)獲得陳皮特征元素含量數(shù)據(jù)。

16、進(jìn)一步地，步驟s3所述未知產(chǎn)地的陳皮樣品經(jīng)粉碎后進(jìn)行檢測(cè)。

17、優(yōu)選地，所述粉碎為粉碎獲得粒徑為160～200μm的粉末。

18、本發(fā)明提供一種陳皮產(chǎn)地鑒定裝置，包括：

19、獲取模塊，用于獲取已知新會(huì)和非新會(huì)產(chǎn)區(qū)陳皮樣品及未知產(chǎn)地陳皮樣品的特征元素含量；所述特征元素為p、s、cl、k、ca、cr、mn、fe、cu和zn；

20、建模模塊，用于通過art-2a模型對(duì)已知新會(huì)和非新會(huì)產(chǎn)區(qū)的陳皮樣品的特征元素含量進(jìn)行聚類分析，獲得產(chǎn)地聚類標(biāo)簽，將聚類后的樣品數(shù)據(jù)和產(chǎn)地聚類標(biāo)簽作為數(shù)據(jù)集訓(xùn)練隨機(jī)森林分類模型，構(gòu)建陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)模型；

21、預(yù)測(cè)模塊，用于通過所述art-2a模型和陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)模型對(duì)未知產(chǎn)地的陳皮樣品的特征元素進(jìn)行分析，鑒定未知產(chǎn)地的陳皮樣品是否為新會(huì)區(qū)產(chǎn)地的陳皮。

22、本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行上述任一所述方法。

23、本發(fā)明還提供上述任一所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)在現(xiàn)場(chǎng)快速鑒定新會(huì)陳皮中的應(yīng)用。通過便攜式x射線熒光光譜儀可實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景下的快速檢測(cè)獲得陳皮的特征元素含量，運(yùn)行上述計(jì)算機(jī)程序可在任意地點(diǎn)進(jìn)行快速且精準(zhǔn)的新會(huì)陳皮產(chǎn)地鑒別。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

25、本發(fā)明提供一種快速現(xiàn)場(chǎng)鑒定陳皮產(chǎn)地的方法，將art-2a模型和隨機(jī)森林模型的結(jié)合，通過檢測(cè)已知新會(huì)和非新會(huì)產(chǎn)區(qū)陳皮樣品中的特征元素含量，通過art-2a模型預(yù)先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，再進(jìn)一步以該聚類數(shù)據(jù)訓(xùn)練隨機(jī)森林模型構(gòu)建陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)模型，該陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)模型可以實(shí)現(xiàn)陳皮產(chǎn)地的準(zhǔn)確溯源。同時(shí)結(jié)合便攜式x射線熒光光譜儀器現(xiàn)場(chǎng)獲取陳皮樣品的元素?cái)?shù)據(jù)，利用art-2a模型和陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)模型，可快速獲得陳皮產(chǎn)地信息，該方法對(duì)于新會(huì)產(chǎn)區(qū)陳皮識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)96%以上，所述方法對(duì)陳皮破壞性較小，且不需要大型精密儀器，具有高效、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，適用于陳皮產(chǎn)地認(rèn)證及質(zhì)量監(jiān)控。

技術(shù)特征：

1.一種鑒定陳皮產(chǎn)地的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟s1中所述特征元素含量為通過x射線熒光光譜分析獲得。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟s1所述聚類分析為根據(jù)元素含量組成的相似性對(duì)已知新會(huì)和非新會(huì)產(chǎn)區(qū)的陳皮樣品的特征元素進(jìn)行聚類分析，獲取不同產(chǎn)區(qū)的陳皮樣品的特征元素相對(duì)含量數(shù)據(jù)，得到產(chǎn)地聚類標(biāo)簽。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟s2所述數(shù)據(jù)集按照8:2比例分為訓(xùn)練集和測(cè)試集。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟s3所述未知產(chǎn)地的陳皮樣品的特征元素?cái)?shù)據(jù)為使用便攜式x射線熒光光譜儀檢測(cè)獲得。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟s3所述未知產(chǎn)地的陳皮樣品經(jīng)粉碎后進(jìn)行檢測(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，所述粉碎為粉碎獲得粒徑為160～200μm的粉末。

8.一種陳皮產(chǎn)地鑒定裝置，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1～7中任一所述方法。

10.權(quán)利要求9所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)在快速現(xiàn)場(chǎng)鑒定新會(huì)陳皮中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種快速現(xiàn)場(chǎng)鑒定陳皮產(chǎn)地的方法，將ART?2a模型和隨機(jī)森林模型的結(jié)合，通過檢測(cè)已知不同產(chǎn)區(qū)陳皮樣品中的特征元素含量，通過ART?2a模型預(yù)先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，再進(jìn)一步以該聚類數(shù)據(jù)訓(xùn)練隨機(jī)森林模型構(gòu)建陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)模型，該陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)模型可以實(shí)現(xiàn)陳皮產(chǎn)地的準(zhǔn)確溯源。同時(shí)結(jié)合便攜式X射線熒光光譜儀器現(xiàn)場(chǎng)獲取陳皮樣品的元素?cái)?shù)據(jù)，利用ART?2a模型和陳皮產(chǎn)地預(yù)測(cè)模型，可現(xiàn)場(chǎng)快速獲得陳皮產(chǎn)地信息，該方法對(duì)于新會(huì)產(chǎn)區(qū)陳皮識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)96%以上，所述方法對(duì)陳皮破壞性較小，且不需要大型精密儀器，具有高效、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，適用于陳皮產(chǎn)地認(rèn)證及質(zhì)量監(jiān)控。

技術(shù)研發(fā)人員：徐明,胡曉東,馮宇希,張肖婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江門雙碳實(shí)驗(yàn)室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9