基于挥发物的食用菌病害识别方法、装置及存储介质

本发明涉及基于特定计算模型的计算机系统，尤其涉及一种基于挥发物的食用菌病害识别方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、羊肚菌因为其较高的营养和经济价值，种植面积不断扩大，已经成为一种较为常见的经济作物。但是在种植过程中，羊肚菌容易受到环境的影响，温湿度控制不严格、土壤杀菌不彻底以及外界环境干扰都会导致羊肚菌染病。患病羊肚菌如果不能及时处理，就会在短时间内迅速传播病害，引起大范围羊肚菌染病，对养殖户造成不可挽回的经济损失。目前，羊肚菌病变的检测方法多为人工检查，依靠管理人员的过往经验进行判断。但是对于密集种植的羊肚菌，仅依靠种植人员的视觉和嗅觉判断病害，通常会使得羊肚菌错过最佳防治期。

2、羊肚菌作为食用菌和药用菌，在正常生理活动中会产生丰富的挥发性化合物，包括醛、醇、酯、酸、萜烯、碳氢化合物、含氮和含硫化合物等。在染病后，挥发物的成分与含量会发生改变，并且会随着病害程度的加深，特定挥发物的浓度也会升高。所以，挥发物作为羊肚菌健康状态的一个明显特征，在作物病害的快速检测领域逐渐得到应用。

3、近些年来，基于挥发物的作物病害检测方法主要有气相色谱质谱、电化学传感器或者电子鼻等技术。这些技术具有各自的优势，但是在检测可食用菌时都存在着局限性，例如：气相色谱质谱技术的检测限低，能够对复杂物质进行准确定性，但是所存在的缺点是需要采样制样，测量时间较长，无法进行现场长时间测量；而电化学传感器和电子鼻技术在复杂环境中使用时，存在着交叉干扰严重、基线漂移严重和寿命短等问题。因此，研究一种基于挥发物的快速、无损、实时的检测方法，对于可食用菌病害的精准防控具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于挥发物的食用菌病害识别方法、装置及存储介质，用以解决现有技术中对食用菌病害识别效率低的技术问题。

2、本发明提供一种基于挥发物的食用菌病害识别方法，包括如下步骤。

3、基于质子转移反应质谱仪获取目标食用菌挥发物数据；

4、将所述目标食用菌挥发物数据输入至预训练的挥发物识别模型中，获取所述挥发物识别模型输出的识别结果，所述挥发物识别模型是基于食用菌挥发物中的目标成分训练得到的，所述目标成分是基于所述食用菌挥发物数据中的质荷比浓度确定的。

5、在一些实施例中，所述挥发物识别模型的训练步骤包括：

6、获取不同染病程度的食用菌挥发物数据；

7、基于主成分分析法对所述食用菌挥发物数据中的质荷比浓度进行分析，确定不同染病程度与目标成分的对应关系；

8、建立挥发物识别模型，并基于所述不同染病程度与所述目标成分的对应关系训练所述挥发物识别模型。

9、在一些实施例中，所述获取不同染病程度的食用菌挥发物数据，还包括：

10、基于环境中气体的质荷比浓度对所述食用菌挥发物数据进行基线校正；

11、基于标准正态变量变换算法对基线校正后的食用菌挥发物数据进行预处理。

12、在一些实施例中，所述不同染病程度包括：

13、健康；

14、染病早期；

15、染病中期；

16、染病晚期。

17、在一些实施例中，所述基于质子转移反应质谱仪获取目标食用菌挥发物数据，包括：

18、基于所述质子转移反应质谱仪获取目标食用菌的顶空气体；

19、基于所述目标食用菌的顶空气体确定所述目标食用菌挥发物数据。

20、在一些实施例中，所述挥发物识别模型是基于最小二乘法判别分析法建立的。

21、本发明提供一种基于挥发物的食用菌病害识别装置，包括：

22、第一获取模块，用于基于质子转移反应质谱仪获取目标食用菌挥发物数据；

23、第二获取模块，用于将所述目标食用菌挥发物数据输入至预训练的挥发物识别模型中，获取所述挥发物识别模型输出的识别结果，所述挥发物识别模型是基于食用菌挥发物中的目标成分训练得到的，所述目标成分是基于所述食用菌挥发物数据中的质荷比浓度确定的。

24、在一些实施例中，所述第二获取模块包括：

25、第一获取子模块，用于获取不同染病程度的食用菌挥发物数据；

26、第一确定子模块，用于基于主成分分析法对所述食用菌挥发物数据中的质荷比浓度进行分析，确定不同染病程度与目标成分的对应关系；

27、第一建立子模块，用于建立挥发物识别模型，并基于所述不同染病程度与所述目标成分的对应关系训练所述挥发物识别模型。

28、在一些实施例中，所述第一获取子模块，还包括：

29、第一处理单元，用于基于环境中气体的质荷比浓度对所述食用菌挥发物数据进行基线校正；

30、第二处理单元，用于基于标准正态变量变换算法对基线校正后的食用菌挥发物数据进行预处理。

31、在一些实施例中，所述不同染病程度包括：

32、健康；

33、染病早期；

34、染病中期；

35、染病晚期。

36、在一些实施例中，所述第一获取模块包括：

37、第二获取子模块，用于基于所述质子转移反应质谱仪获取目标食用菌的顶空气体；

38、第二确定子模块，用于基于所述目标食用菌的顶空气体确定所述目标食用菌挥发物数据。

39、在一些实施例中，所述挥发物识别模型是基于最小二乘法判别分析法建立的。

40、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于挥发物的食用菌病害识别方法。

41、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于挥发物的食用菌病害识别方法。

42、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于挥发物的食用菌病害识别方法。

43、本发明提供的基于挥发物的食用菌病害识别方法、装置及存储介质，根据食用菌在不同生理状态下的挥发物有明显不同，可以通过质子转移反应质谱仪测得目标食用菌挥发物数据，再将该数据输入到预训练的挥发物识别模型中，从而得到识别结果确认食用菌是否染病，能够提高对食用菌病害识别的效率，实现对病变食用菌的快速、无损检测。

技术特征：

1.一种基于挥发物的食用菌病害识别方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于挥发物的食用菌病害识别方法，其特征在于，所述挥发物识别模型的训练步骤包括：

3.根据权利要求2所述的基于挥发物的食用菌病害识别方法，其特征在于，所述获取不同染病程度的食用菌挥发物数据，还包括：

4.根据权利要求2所述的基于挥发物的食用菌病害识别方法，其特征在于，所述不同染病程度包括：

5.根据权利要求1所述的基于挥发物的食用菌病害识别方法，其特征在于，所述基于质子转移反应质谱仪获取目标食用菌挥发物数据，包括：

6.根据权利要求1所述的基于挥发物的食用菌病害识别方法，其特征在于，所述挥发物识别模型是基于最小二乘法判别分析法建立的。

7.一种基于挥发物的食用菌病害识别装置，其特征在于，包括：

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于挥发物的食用菌病害识别方法。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于挥发物的食用菌病害识别方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于挥发物的食用菌病害识别方法。

技术总结本发明提供一种基于挥发物的食用菌病害识别方法、装置及存储介质，涉及基于特定计算模型的计算机系统技术领域，所述方法包括：基于质子转移反应质谱仪获取目标食用菌挥发物数据。将所述目标食用菌挥发物数据输入至预训练的挥发物识别模型中，获取所述挥发物识别模型输出的识别结果。本发明提供的基于挥发物的食用菌病害识别方法、装置及存储介质，根据食用菌在不同生理状态下的挥发物有明显不同，可以通过质子转移反应质谱仪测得目标食用菌挥发物数据，再将该数据输入到预训练的挥发物识别模型中，从而得到识别结果确认食用菌是否染病，能够提高对食用菌病害识别的效率，实现对病变食用菌的快速、无损检测。技术研发人员：董大明,王珂,矫雷子,赵贤德,田宏武,邢振,马世祥,杨桂燕,刘帅,李传霞受保护的技术使用者：北京市农林科学院智能装备技术研究中心技术研发日：技术公布日：2024/7/29