基于拉曼光谱和自荧光光谱的柑橘黄龙病快速检测方法

基于拉曼光谱和自荧光光谱的柑橘黄龙病快速检测方法

论文摘要

为了快速检测黄龙病这一柑橘毁灭性病害,分析了柑橘黄龙病样本和健康样本的自荧光和拉曼光谱差异,建立了基于自荧光光谱、拉曼光谱和混合光谱的PLS-DA模型,进行了模型的结果比较,最后绘制了三种模型的分类器特征曲线ROC,通过曲线下面积AUC参数进一步评价了模型的性能。试验结果表明,柑橘黄龙病叶片样本和健康叶片样本的自荧光光谱和拉曼光谱存在差异信息。在785nm波长激光诱导下,柑橘叶片样本都产生了比较强的自荧光。黄龙病叶片的自荧光相对于健康样本的自荧光在小于1203cm-1范围更弱,而在大于1206cm-1范围更强,其下降的斜率(绝对值)相对健康样本更小。在典型的黄龙病样本和健康样本的拉曼光谱数据中,均可发现具有以下拉曼峰且具有一致性:920cm-1, 1160cm-1, 1289cm-1,1331cm-1和1529cm-1。黄龙病样本和健康样本相比在1257cm-1、 1396cm-1、 1446cm-1、 1601 cm-1和1622cm-1具有更大的拉曼峰值强度和光谱带宽,在1006cm-1、 1160cm-1、 1191cm-1和1529cm-1位置谱峰强度较弱,提示黄龙病样本的类胡萝卜素含量较低。基于自荧光光谱、拉曼光谱和混合光谱三种光谱的PLS-DA模型鉴别的准确率分别为86.08%、 98.17%和94.75%。进一步计算三种模型的ROC曲线下面积AUC参数分别为0.9313、 0.9991和0.9875,拉曼光谱模型的AUC值最大,也表明拉曼光谱模型的鉴别效果最优。拉曼光谱分析技术可以成为探索柑橘黄龙病快速诊断鉴别的新途径。

论文目录

  • 1 引言
  • 2 材料与方法
  •   2.1 光谱采集设备
  •   2.2 试验样本
  •   2.3 拉曼光谱数据采集
  •   2.4 基于PLS-DA的拉曼光谱和自荧光光谱的黄龙病诊断模型
  • 3 结果与讨论
  •   3.1 自荧光光谱及建模分析
  •   3.2 拉曼光谱及建模分析
  •   3.3 拉曼和自荧光混合光谱及建模分析
  •   3.4 三种模型的ROC曲线分析
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 代芬,邱泽源,邱倩,刘楚健,黄国增,黄雅琳,邓小玲

    关键词: 黄龙病检测,拉曼光谱,自荧光光谱,柑橘,诊断

    来源: 智慧农业 2019年03期

    年度: 2019

    分类: 农业科技,基础科学

    专业: 物理学,植物保护,园艺

    单位: 华南农业大学电子工程学院,广东省农情信息监测工程技术研究中心

    基金: 国家自然科学基金(61675003),广东省自然科学基金(2018A030310153),广州市科技计划资助项目(201605030013),广州市科技计划资助项目(201707010346)

    分类号: O433;S436.66

    页码: 77-86

    总页数: 10

    文件大小: 2197K

    下载量: 292

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