太赫兹频段储粮害虫的特征提取与检测技术研究

太赫兹技术可以提供储粮害虫在太赫兹波段的生物特征信息和鉴别依据，建立与其他检测技术优势互补的鉴别和研究的新方法，从而快捷方便检测谷粒中的储粮害虫及其种类，对储粮害虫虫情调查和监测，加速口岸害虫快速检测检疫和粮库中储粮害虫的准确检测具有重要实践意义。.研究含有不同发育期的玉米象和麦蛾害虫的谷粒样本的THz吸收谱和折射谱，为储粮害虫在THz波段的指纹图谱库提供初步的实验数据，以寻求一种基于THz波的储粮害虫的检测方法；研究含有不同发育期的玉米象和麦蛾害虫的谷粒样本太赫兹图像中所携带的生物特征，在获得每个样本太赫兹图像的前提下，利用空间图样成分分析方法进行数据处理得到每个样品对应的空间图样，分析样本太赫兹图像的特点，提取有利于鉴定和识别的生物特征信息。对含有不同发育期的玉米象和麦蛾害虫的谷粒样本进行太赫兹光谱及太赫兹成像检测，建立储粮害虫检测的太赫兹信息分析模型。

本项目按计划开展了研究，并取得了预期的研究成果，全面完成了预期的考核指标。快捷方便检测粮粒中是否有储粮害虫及其种类，对虫情调查和监测，实现害虫的准确检测和口岸害虫快速检疫具有重要实践意义。本研究采用THz时域光谱和THz波连续成像技术检测谷粒中的储粮害虫，取得如下成果：（1）基于飞秒激光搭建了太赫兹时域脉冲透射检测系统；（2）发明了柔性可调LED光照系统用于储粮害虫的培育；（3）获得了样品在0.2-1.6THz波段的折射率和吸收光谱，用0.2-1.6THz波段范围内的THz吸收光谱结合PLS-DA方法建立判别模型，其校正和验证结果与实际分类变量的相关性高，建立的PLS-DA分类模型对检测样本的判别准确率为100%（4）建立了太赫兹时域光谱检测谷粒中储粮害虫含量的PLSR模型；（5）提出了用Hilbert-Huang变换的分析THz信号时频特性的新方法，该方法可以同时提高THz脉冲时频分布的时间分辨率和频率分辨率，具有局部化分析和自适应选择的特点，有利于在时域和频域同时研究THz波与物质相互作用的内在机理；（6）通过THz连续波获取了不同侵蚀程度谷粒样本太赫兹图像，实验结果说明随着幼虫的发育，谷粒蚀空的程度越来越严重， 用THz连续波成功检测谷粒被储粮害虫的侵蚀程度；（7）提出了利用霍特林变换矫正储粮害虫图像倾斜的新方法。上述成果说明THz技术是检测储粮害虫的新方法。