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专利名称：基于小波变换的快速无损检测绿茶含水率的方法
技术领域：
本发明属于茶叶加工检测领域，具体涉及一种快速无损检测绿茶含水率的方法。
背景技术：
茶叶产品是由茶叶的新鲜嫩梢经过一系列物理和化学变化而制成的，绿茶的加工工序包括杀青、揉捻和干燥等工序，在这些加工工序中含水率直接影响了原料的物理状态和化学反应的进程，是形成茶叶品质的关键因素。以杀青工序为例，杀青的关键技术是要针对叶片的含水率确定杀青时间和杀青温度。而目前茶叶含水率的准确测量都是采用烘干称质量法，这种方法测量时间长，至少需要1 2小时，而且高温烘干过程破坏了茶叶的营养成分，导致了测试样本不能再食用，无法满足茶叶加工过程实时检测的需要。

发明内容
本发明提供了一种基于小波变换的快速无损检测绿茶含水率的方法，可快速有效地监测绿茶加工过程中含水率的动态变化，实现绿茶加工过程中含水率的快速、无损、低成本检测。一种基于小波变换的快速无损检测绿茶含水率的方法，包括以下步骤(1)获取绿茶样本在888-1007nm范围的漫反射光谱，得到888-1007nm范围内每个波长处的漫反射光谱反射率，并基于公式A = log(l/R)计算所述绿茶样本的吸光度，得到所述绿茶样本的吸光度光谱；其中，R为漫反射光谱反射率，A为吸光度；(2)选用db3 (Daubechies 3)小波基函数对所述绿茶样本的吸光度光谱进行离散小波变换，提取3尺度低频小波系数，得到所述绿茶样本的19个小波特征系数；(3)把所述绿茶样本的19个小波特征系数代入公式(I)，计算得到所述绿茶样本的含水率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^绿茶样本的含水率，X1, -X19为所述绿茶样本的19个小波特征系数。步骤(1)中，所述的绿茶样本在888-1007nm范围的漫反射光谱可通过短波近红外范围的光谱仪获得。本发明中，首先通过采集绿茶在888-1007nm的漫反射光谱并计算得到吸光度，由于888-1007nm为水分子中的特征键O-H在光谱中的特征吸收波段，尤其是包含了水分子的反对称伸缩振动的组合频吸收谱带970nm等，因此，888-1007nm的特征吸收谱带处的吸光度光谱能够很好反映绿茶中的含水率的信息；再采用小波变换来压缩数据提取小波特征信息，并优化选取db3 (Daubechies 3)小波基函数和3尺度低频小波系数组合，从而得到与绿茶的含水率密切相关的19个小波特征系数；进而以这19个小波特征系数为自变量，绿茶含水率为因变量建立多元线性回归模型，实现绿茶中含水率的有效检测。与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果①快速，近红外光谱扫描速度快，可在Is内完成整个红外波段范围的扫描。②简单，近红外光谱检测法步骤少、操作简单，避免了传统烘干称质量法的漫长的烘干过程，和繁琐的多次称量过程。③低成本，采用的短波近红外光谱范围短，故对应的仪器价格相对便宜，维护的成本也低。④具有良好的经济效益，传统的测量手段在取样、制样、测定等方面需要耗费大量的人力、财力、物力，本检测方法因步骤简单、使用方便，可以快速、准确的检测绿茶的含水率，故具有良好的经济效益。


图1为绿茶样本的吸光度光谱图。图2为绿茶样本的19个小波特征系数。图3为实施例中绿茶样本的含水率检测值与实际值散点分布图。
具体实施例方式下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。一种基于小波变换的快速无损检测绿茶含水率的方法，包括以下步骤(1)收集绿茶样本收集具有代表性的多种茶叶样本共738个，包括五个品种鲜叶样本，如表1所示； 七个等级绿茶样本，如表2所示；八类绿茶初制工艺中原料样本，如表3所示。表1.五个品种鲜叶样本的含水率(w. b. , % )
权利要求
1. 一种基于小波变换的快速无损检测绿茶含水率的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)获取绿茶样本在888-1007nm范围的漫反射光谱，得到888-1007nm范围内每个波长处的漫反射光谱反射率，并基于公式A = log(l/R)计算所述绿茶样本的吸光度，得到所述绿茶样本的吸光度光谱；其中，R为漫反射光谱反射率，A为吸光度；(2)选用db3小波基函数对所述绿茶样本的吸光度光谱进行离散小波变换，提取3尺度低频小波系数，得到所述绿茶样本的19个小波特征系数；(3)把所述绿茶样本的19个小波特征系数代入公式(I)，计算得到所述绿茶样本的含水率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为绿茶样本的含水率，X1, -X19为所述绿茶样本的19个小波特征系数。
全文摘要
本发明公开了一种基于小波变换的快速无损检测绿茶含水率的方法，包括获取茶叶样本在短波近红外光谱888-1007nm范围的漫反射光谱，并经计算转换后得到吸光度光谱，再采用db3小波基函数对其进行离散小波变换，提取3尺度低频小波系数，得到19个小波特征系数，并据此计算样本的含水率。本发明方法可快速有效地监测绿茶加工过程中含水率的动态变化，实现绿茶加工过程中含水率的快速、无损、低成本检测。
文档编号G01N21/35GK102507495SQ201110375608
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者何勇, 李晓丽, 聂鹏程, 裘正军, 鲍一丹 申请人:浙江大学