本发明涉及棉花检测技术领域，具体是一种基于近红外光谱的籽棉杂质检测方法。
背景技术：
对棉花中杂质的检测是判断棉花品质的重要方法，目前，绝大部分棉花杂质检测研究的检测对象是皮棉中的杂质，而对籽棉中的杂质检测报道非常少见。主要原因在于籽棉不是最终的棉花产品，需要经过清理、轧花等工序，其所含杂质大部分将被清除。
但随着新国标GB1103颁布与实施，规定收购籽棉时按公定重量结算，实际收购中通常按籽棉的重量扣除水和杂质的重量后结算。由于没有一个完整的籽棉含杂的行业标准，对籽棉杂质含量检测没有明确规范，缺乏快速、准确的籽棉杂质含量检测方法，从而导致较多的贸易纠纷。特别是机采籽棉量大集中，按现行标准规定的程序收购工作量太大，加之近年来全国产棉区开始大面积推广机采作业，以新疆为例，平均棉花机采比例约为50～60%，部分地区棉花机采比例更是在80%以上。
由于机采棉含杂率较高，扣杂成为籽棉交易各方特别关心的问题。所以，如何检测出籽棉杂质含量和类别，对于提高清理效率并减少棉纤维损伤、提高棉纤维品质有着重要意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于近红外光谱的籽棉杂质检测方法，该方法能够分析检测籽棉中杂质的含量与类别，提高籽棉的清理效率，减少棉纤维损伤、提高棉纤维品质。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于近红外光谱的籽棉杂质检测方法，包括以下步骤：
S1、采集各类籽棉，并将各类籽棉分别制作成标准籽棉样本；
S2、采集各个标准籽棉样本的近红外光谱；
S3、分别计算步骤S2得到的各个近红外光谱的一阶导数光谱，所述一阶导数光谱第i点的值为原始光谱第i与第i+1点之间线段的斜率；
S4、去除步骤S3得到各个标准籽棉样本一阶导数光谱中的零值：
采用紧临零值一阶导数的非零一阶导数值替换零值一阶导数，替换后光谱一阶导数仅有负值和正值；
S5、将步骤S4处理后的各个标准籽棉样本的一阶导数光谱二值化，所有正值的光谱一阶导数值均替换为1，所有负值的光谱一阶导数值均替换为0；
S6、计算各个标准籽棉样本的光谱特征峰参数；
S7、建立各个标准籽棉样本的模型，并生成包含模型与各个标准籽棉样本特征信息的数据库；
S8、制作待测籽棉样本，并对待测籽棉样本进行采集近红外光谱、计算近红外光谱的一阶导数光谱、去除一阶导数光谱中的零值、将一阶导数光谱二值化以及计算光谱特征峰参数；
S9、按照公式count/n计算标准籽棉样本光谱与待测籽棉样本光谱的相似度，count为在全波段范围内待测籽棉样本一阶导数光谱与标准籽棉样本一阶导数光谱在相同波段一阶导数同时为0或1的次数，n为光谱一阶导数数据点数；调用与待测籽棉样品光谱相似度最高的标准籽棉样本光谱所对应的模型与数据库信息作为分析待测籽棉样本的基础，从而获得待测籽棉样本的含杂情况。
本发明的有益效果是：
广泛搜集具有代表性的标准籽棉样品，采集这些标准样品的光谱数据，提取这些标准样品光谱数据的特征信息，建立各类标准籽棉及其杂质近红外光谱数据库，从而作为标准参照信息；将待测籽棉样本的光谱特征信息与标准籽棉的光谱特征信息进行比对，找出与待测籽棉样品相似度最高的标准籽棉样本，作为分析待测籽棉样本的基础，从而快速地分析出待测籽棉样品的含杂情况。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明中建立标准籽棉样品近红外光谱数据库系统流程图；
图2是本发明标准籽棉样品原始光谱曲线；
图3是本发明标准籽棉样品原始光谱的一阶导数光谱曲线；
图4是本发明标准籽棉样品二值化后的一阶导数光谱曲线。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种基于近红外光谱的籽棉杂质检测方法，包括以下步骤：
S1、采集各类籽棉，并将各类籽棉分别制作成标准籽棉样本；
具体为：将各类籽棉样本分别经过样本筛选、样本标号、每份样本质量统一在10±0.1g范围之内、样品平衡温度在20±1℃范围之内，统一采用相同质量压样器压实样品；
S2、结合图2所示，采集各个标准籽棉样本的近红外光谱，得到各个标准籽棉样本的原始光谱；
具体为：打开并检查光谱仪状态，将光谱仪分辨率设置在8cm-1，扫描次数32次，打开光源进行光谱仪预热约90分钟后开始光谱采集；
S3、结合图3所示，分别计算步骤S2得到的各个近红外光谱的一阶导数光谱，所述一阶导数光谱第i点的值为原始光谱第i与第i+1点之间线段的斜率；
S4、去除步骤S3得到各个标准籽棉样本一阶导数光谱中的零值：
采用紧临零值一阶导数的非零一阶导数值替换零值一阶导数，替换后光谱一阶导数仅有负值和正值； 如f’(i-1)=-1，f’(i)=0，则将f’(i)的值改为-1；
S5、结合图4所示，将步骤S4处理后的各个标准籽棉样本的一阶导数光谱二值化，所有正值的光谱一阶导数值均替换为1，所有负值的光谱一阶导数值均替换为0；如f’(i)=-1，则令f’(i)=0，否则令f’(i)=1；
S6、计算各个标准籽棉样本的光谱特征峰参数，包括特征峰位、峰高、左半峰宽、右半峰宽与峰面积；
S7、建立各个标准籽棉样本的模型，并生成包含模型与各个标准籽棉样本特征信息的数据库；
所述数据库采用Microsoft SQL Server 2008 R2作为数据库管理系统，光谱数据格式为.xlsx格式文件，数据库字符串包括光谱的吸光度字符串和光谱的波段字符串，所述字符串中的每个吸光度值使用“_”