基于光声光谱和TCA迁移学习的稻种活力检测

种子活力是决定水稻产量的最重要因素之一,但目前水稻种子活力的近红外和高光谱等无损检测方法易受种子表皮颜色影响,且所建模型难以适应新品种.该研究提出基于光声光谱技术的稻种活力无损检测方法并结合迁移学习进行新品种稻种活力检测.首先,对Y两优、龙粳、南粳、宁粳、武运粳、新两优等具有区域代表性的典型6种水稻品种,进行高温高湿人工老化处理,得到0～7 d老化时间的水稻种子;再通过调制频率获得8种不同深度的光声光谱信息,用主成分分析、竞争性自适应重加权算法对光谱降维得到特征光谱后,对Y两优、龙粳、南粳、宁粳、武运粳分别建立偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)、反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BP)、广义回归神经网络(Generalized Regression Neural Network,GRNN)、支持向量回归模型(Support Vector Regression,SVR)、深度卷积神经网络(Convolutional Netural Network,CNN)的稻种活力预测模型,并选择最优调制频率;最后,通过迁移学习将建立的模型迁移到新两优稻种进行活力预测.结果表明,光声光谱最佳扫描频率为300 Hz,CNN预测模型精度较高,相关系数和均方根误差分别不低于0.9909、不高于0.9675;且经过迁移学习,仅需通过对源域数据的训练,即可直接对新品种稻种的活力进行精确预测;通过TCA迁移学习后,新两优稻种活力预测的相关系数从0.7185提高到0.9903.研究表明,采用光声光谱深度扫描技术对不同种类稻种的活力进行高精度检测是可行的,且经过迁移学习,仅需80粒新品种稻种信息即可实现稻种活力的精确预测.