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原文传递一种基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法

专利名称：	一种基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法
摘要：	本发明属于茶叶快速无损检测技术领域，涉及一种基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法；具体步骤为：选取不同国家的茶叶样本，首先采用可见/近红外光谱技术获取茶汤的色泽信息，采用色敏型嗅觉传感器获取茶汤的香气信息，采用基于简单工作电极的味觉传感器系统获取茶汤的滋味信息；然后采用化学计量学方法对茶汤的视觉、嗅觉和味觉传感信息进行预处理，并分别提取视觉、嗅觉和味觉传感特征信息；最后融合视觉、嗅觉和味觉传感特征信息，构建茶叶产地判别模型，实现茶叶产地的判别；本发明融合视觉、嗅觉和味觉传感特征信息能够快速、准确的评判茶叶的原产地，并且操作智能简便。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏大学
发明人：	欧阳琴;杨永存;陈全胜;李欢欢;郭志明;吴继忠
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910035081.1
公开号：	CN109781949A
分类号：	G01N33/14(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
主权项：	1.一种基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤一，选取茶叶样本，与沸水按照一定比例冲泡得到茶汤，分别采用视觉传感检测系统获取茶汤的色泽信息，采用嗅觉传感检测系统获取茶汤的香气信息，采用味觉传感系统获取茶汤的滋味信息；所述视觉传感检测系统为便携式可见/近红外光谱系统，嗅觉传感检测系统为色敏型嗅觉传感检测系统，味觉传感系统为简单工作电极的味觉传感器系统；步骤二，采用信号校正方法对茶汤的视觉、嗅觉和味觉传感器数据进行预处理，并分别进行主成分分析，提取视觉、嗅觉和味觉传感器数据的贡献率高于90％的前几个主成分变量，作为视觉、嗅觉和味觉传感器数据的特征变量；融合视觉、嗅觉和味觉传感器数据的特征变量，构建判别模型；步骤三，对于未知样本，分别利用视觉传感检测系统获取茶汤的色泽信息，利用嗅觉传感检测系统获取茶汤的香气信息，利用味觉传感系统获取茶汤的滋味信息，并进行相应的特征提取和信息融合，输入已构建的判别模型，即可实现茶叶产地的判别分析。 2.根据权利要求1所述基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法，其特征在于，步骤一中所述一定比例指干茶与沸水的比例为1:50；所述冲泡的条件为密封浸泡5min。 3.根据权利要求1所述基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法，其特征在于，步骤一中所述采用视觉传感检测系统获取茶汤的色泽信息，具体是使用便携式可见/近红外光谱系统获取茶汤的色泽信息；具体步骤为：取冷却后的茶汤置于光程为10mm的比色皿中待测，积分时间设为1500us，光谱平滑3次，每条光谱采集3次取平均值，光谱仪的光谱范围为200～1100nm，共2048个变量；每个茶汤得到2048个光谱变量，即为茶汤的视觉传感信息变量。 4.根据权利要求1所述基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法，其特征在于，步骤一中所述采用嗅觉传感检测系统获取茶汤的香气信息具体是指采用色敏型嗅觉传感检测系统获取茶汤的香气信息；所述色敏型嗅觉传感检测系统主要包括色敏型嗅觉传感器阵列、图像采集装置和计算机；所述采用色敏型嗅觉传感检测系统获取茶汤香气信息的具体操作为：将色敏型嗅觉传感器阵列与茶汤挥发物反应15min，分别采集色敏型嗅觉传感器阵列与茶汤反应前后的色敏型嗅觉传感器阵列的图像，通过对反应前后图像中每个色敏材料的R、G、B值点对点做差，差值图作为茶叶样本的特征图像；每个色敏材料提供了R、G、B三个颜色分量作为特征值，则一个嗅觉传感器阵列共提供了27个特征变量，每个茶叶样本得到27个嗅觉传感信息变量；所述色敏型嗅觉传感器阵列是指由9种卟啉类化合物为色敏材料，用三氯甲烷配置成溶液后，滴于疏水性薄膜，制成的嗅觉传感器阵列；所述9种卟啉类化合物分别为：(1)5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩；(2)5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩氯化锰(III)；(3)2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H，23H-卟吩锰(III)氯化物；(4)5，10，15，20-四(4-甲氧苯基)-21H，23H-卟吩氯化铁(III)；(5)5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩氯化铁(III)；(6)5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩铜(II)；(7)5，10，15，20-四(五氟苯基)-21H，23H-卟啉氯化铁(III)；(8)5，10，15，20-四(4-甲氧苯基)-21H，23H-卟吩钴(II)；(9)5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟吩(锌)。 5.根据权利要求1所述基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法，其特征在于，所述采用味觉传感检测系统获取茶汤的滋味信息，是指基于简单工作电极的味觉传感器系统获取茶汤的滋味信息；所述简单工作电极的味觉传感器系统主要包括传感器阵列、数据传输和计算机；所述传感器阵列是以玻碳电极为工作电极，甘汞电极为参比电极，铂丝为对电极构成的三电极体系。 6.根据权利要求5所述基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法，其特征在于，所述采用味觉传感检测系统获取茶汤滋味信息的具体步骤为：先负向扫描，再正向扫描方式采集试样信号；所述试样信号为采集玻碳电极的循环伏安信号，即试样的循环伏安曲线；所述循环伏安扫描过程中扫描速度为0.1V/s，扫描电位范围为-1.2V～1.6V，初始电位和末电位均为1.6V；每个茶汤经过味觉传感检测系统采集后得到5600个变量数据，即每个茶汤得到5600个味觉传感变量。 7.根据权利要求1所述基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法，其特征在于，所述信号校正方法包括标准正态变量变换处理方法和标准化处理方法；当对于视觉和味觉传感器信息进行信号校正时，采用标准正态变量变换处理方法；当对嗅觉传感器数据进行信号校正时，采用标准化处理方法。 8.根据权利要求1所述基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法，其特征在于，所述特征变量包括视觉传感信息变量的前3个主成分、嗅觉传感信息变量前5个主成分和味觉传感信息变量的前5个主成分；其中视觉传感信息变量的前3个主成分贡献率分别为V1＝60.66％，V2＝22.03％，V3＝15.73％，其累计贡献率为98.42％；嗅觉传感信息变量前5个主成分的贡献率分别为V4＝65.60％，V5＝8.77％，V6＝7.51％，V7＝5.91％，V8＝2.57％，累计贡献率为90.36％；味觉传感信息变量的前5个主成分的贡献率分别为V9＝46.93％，V10＝20.93％，V11＝15.92％，V12＝6.10％，V13＝3.34％，累计贡献率为93.22％；其中，V1、V2、V3为视觉传感特征变量，V4、V5、V6、V7、V8为嗅觉传感特征变量，V9、V10、V11、V12、V13为味觉传感特征变量；所述融合视觉、嗅觉和味觉传感器数据的特征变量具体为融合视觉传感信息变量的前3个主成分、嗅觉传感信息变量的前5个主成分和味觉传感信息变量的前5个主成分。 9.根据权利要求8所述基于视觉、嗅觉和味觉传感信息融合的茶叶原产地的判别方法，其特征在于，由所述特征变量V1～V13得到判别函数；所述判别函数为： F1＝0.545V1+0.571V2+0.140V3-0.675V4-0.038V5+0.001V6+0.472V7-0.170V8+0.171V9+0.307V10+0.463V11+0.324V12+0.177V13 F2＝0.082V1+0.600V2-0.045V3+0.260V4+0.148V5+0.128V6-0.580V7-0.133V8+0.080V9-0.426V10-0.231V11-0.105V12+0.718V13 F3＝0.269V1+0.500V2+0.019V3+0.656V4-0.596V5+0.301V6-0.053V7+0.275V8+0.349V9+0.446V10-0.174V11+0.667V12+0.177*V13 其中，F1为根据融合视觉、嗅觉和味觉传感信息特征变量构建的第一判别函数，F2为根据融合视觉、嗅觉和味觉传感信息特征变量构建的第二判别函数，F3为根据融合视觉、嗅觉和味觉传感信息特征变量构建的第三判别函数。
所属类别：	发明专利