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产油微藻生长品质信息的高光谱-成像技术快速获取机理与方法研究
结题报告
批准号:
31072247
项目类别:
面上项目
资助金额:
31.0 万元
负责人:
何勇
依托单位:
学科分类:
C1909.养殖与渔业工程学
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴迪、JoelL·Cuello、陈素珊、唐月明、陶雪梅、刘飞、朱逢乐、段敏
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中文摘要
快速获取产油微藻生长品质信息,是进行产油微藻生产过程控制的基础,是实现产油微藻高效、低成本自动化生产管理的关键。常规获取产油微藻生长品质信息的方法需要离心干燥,存在耗时费力,易污染微藻,不能大规模获取信息等缺点,无法满足快速信息获取的需要。本项目通过高光谱-成像技术,以球等鞭金藻、小球藻和葡萄藻为研究对象,测定在标准培养液及不同养分胁迫下的不同生长反应器中藻液的高光谱-图像信息,结合多种化学计量学和图像处理算法,进行数据挖掘和多信息融合分析,去除微藻生长系统中影响信息采集的背景、噪声、水波、阴影和光线等干扰因素,寻找最优指纹波段,建立能快速准确获取微藻生长品质信息的定量关系模型,探究高光谱-成像技术能够快速获取产油微藻生长品质信息的机理,实现产油微藻生长过程中含油率、干物质重和叶绿素含量等品质信息的快速获取。项目研究成果将为产油微藻数字化生产提供信息支持,推动我国新能源- - 微藻产油的发展。
英文摘要
快速获取产油微藻生长品质信息,是进行产油微藻生产过程控制的基础,是实现产油微藻高效、低成本自动化生产管理的关键。常规获取产油微藻生长品质信息的方法需要离心干燥,存在耗时费力,易污染微藻,不能大规模获取信息等缺点,无法满足快速信息获取的需要。本项目应用高光谱-成像等技术,获取了微藻在不同培养环境下的高光谱-图像信息,研究了高光谱和高光谱图像间的耦合关系,并进行数据挖掘和融合,建立了不同光源微藻培养系统和不同信息采集模式(含透射、反射、反应器外部和透反射四种模式)下微藻生长品质信息的高光谱-图像快速获取模型。发现透射光谱测量法和透反射光谱测量法的检测能力要优于反射光谱测量法和反应器外部光谱测量法;基于光谱技术的干物质重、油脂单位体积含量和油脂单位质量含量最优模型的预测集确定系数R2分别达到0.9836,0.9777和0.9487;光谱特征变量模型平均变量个数为9.41个,和全波段模型相比有99.62%的变量被去除,而模型R2平均值仅下降4.19%;12个光谱模型中有8个模型的UVE-SPA特征变量选择结果要优于直接进行SPA计算,说明UVE可以有效提高SPA对光谱特征变量提取的效率。确定了能够反映微藻生长品质信息的高光谱指纹波段,提取了高光谱图像目标区域反映微藻生长品质信息的特征变量,研究了微藻在培养环境胁迫下的生长品质信息动态变化规律,揭示了不同培养环境下微藻生长品质信息与特征高光谱图像信息间的相关关系。研究发现基于高光谱成像技术的干物质重、叶绿素单位体积含量、叶绿素单位质量含量、叶绿素a单位体积含量、叶绿素a单位质量含量、叶绿素b单位体积含量、叶绿素b单位质量含量最优模型的R2分别达到0.9891、0.9882、0.9242、0.9895、0.9444、0.9780和0.9282;高光谱图像特征变量模型平均变量个数减少到了7.43个(99.7%的变量被去除),而R2平均值则达到0.9550(全波段模型为0.9573);7个高光谱光谱图像模型中有5个的特征变量最优提取算法为UVE-SPA。说明UVE可以有效提高SPA对高光谱光谱图像信息特征变量提取的效率;基于高光谱图像,获得了微藻生命信息的藻液分布图。结果表明高光谱成像技术在微藻生命信息获取能力上要明显优于RGB图像。项目研究成果将为产油微藻数字化生产提供信息支持,推动我国新能源——微藻产油的发展。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Microalgal detection by Raman microspectroscopy
通过拉曼显微光谱检测微藻
DOI:10.1016/j.trac.2013.09.012
发表时间:2014
期刊:TrAC-Trends in Analytical Chemistry
影响因子:13.1
作者:Wei Xuan;Jie Dengfei;Joel J. Cuello;Daniel J. Johnson;Qiu Zhengjun;He Yong
通讯作者:He Yong
Potential of hyperspectral imaging and multivariate analysis for rapid and non-invasive detection of gelatin adulteration in prawn
高光谱成像和多变量分析在快速、无创检测虾明胶掺假方面的潜力
DOI:10.1016/j.jfoodeng.2013.06.039
发表时间:2013-12-01
期刊:JOURNAL OF FOOD ENGINEERING
影响因子:5.5
作者:Wu, Di;Shi, Hui;Bao, Yidan
通讯作者:Bao, Yidan
DOI:10.1016/j.biosystemseng.2012.02.002
发表时间:2012-05
期刊:Biosystems Engineering
影响因子:5.1
作者:Wu, Di;Wang, Songjing;Liu, Kangsheng;Yu, Xinjie;He, Yong;Wang, Zhiping
通讯作者:Wang, Zhiping
Determination of Calcium Content in Powdered Milk Using Near and Mid-Infrared Spectroscopy with Variable Selection and Chemometrics
使用近红外光谱和中红外光谱、变量选择和化学计量学测定奶粉中的钙含量
DOI:10.1007/s11947-010-0492-4
发表时间:2012-05
期刊:Food and Bioprocess Technology
影响因子:5.6
作者:Wu, Di;Nie, Pengcheng;He, Yong;Bao, Yidan
通讯作者:Bao, Yidan
Application of visible and near infrared spectroscopy for rapid and non-invasive quantification of common adulterants in Spirulina powder
应用可见光和近红外光谱对螺旋藻粉中常见掺假物进行快速、无创定量
DOI:10.1016/j.jfoodeng.2010.09.002
发表时间:2011-02-01
期刊:JOURNAL OF FOOD ENGINEERING
影响因子:5.5
作者:Wu, Di;Nie, Pengcheng;Wu, Hongxi
通讯作者:Wu, Hongxi
氨气及大比例掺氨天然气的基础燃烧特性和氮氧化物生成抑制机理
  • 批准号:
    LR23E060001
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    何勇
  • 依托单位:
基于激光在线测量技术对煤/生物质混和燃烧条件下碱金属释放协同效应机理的研究
  • 批准号:
    51776185
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    何勇
  • 依托单位:
核盘菌侵染植物的光谱成像早期快速诊断机理和方法研究
  • 批准号:
    31471417
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    92.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    何勇
  • 依托单位:
高钠准东煤燃烧过程中多形态碱金属释放机理激光在线测量研究
  • 批准号:
    51406178
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    何勇
  • 依托单位:
基于BOTDA监测的钢筋混凝土锈胀全过程动态预测模型理论研究
  • 批准号:
    51208459
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    何勇
  • 依托单位:
基于光谱和多光谱成像技术的植物养分快速检测方法的研究
  • 批准号:
    30671213
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    何勇
  • 依托单位:
基于GPS和GIS的农田信息快速采集及管理系统研究
  • 批准号:
    30270773
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    19.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    何勇
  • 依托单位:
排序问题的高性能算法
  • 批准号:
    10271110
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    何勇
  • 依托单位:
粮食产后处理模式的系统分析与评估
  • 批准号:
    39770432
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    1997
  • 负责人:
    何勇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金