基于高光譜的微藻生物膜生長特性研究.pdf

1、微藻的高效培養(yǎng)是生物能源開發(fā)利用的前提及關(guān)鍵，目前關(guān)于微藻培養(yǎng)方法有懸浮培養(yǎng)和固定化培養(yǎng)。雖然微藻懸浮態(tài)培養(yǎng)模式的操作方便，但采收困難、復(fù)雜而且采收的成本比較高；而微藻固定化培養(yǎng)模式的操作穩(wěn)定、生物量密度高，同時(shí)采收便利快捷、能耗低等優(yōu)勢(shì)，目前已成為微藻領(lǐng)域研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。雖然微藻固定化培養(yǎng)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是微藻品質(zhì)，尤其是微藻生物量受生物膜生長因素影響顯著。因此，開發(fā)出一種快速簡(jiǎn)便的無損在線檢測(cè)方法對(duì)微藻生物膜生長信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便

2、于及時(shí)調(diào)節(jié)生長條件來提高微藻生物膜量尤為重要。
　　高光譜成像技術(shù)作為一種新型的無損、快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了計(jì)算機(jī)視覺和光譜檢測(cè)兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能夠很好的記錄生物膜生長的豐富信息，可為微藻生物量的快速無損檢測(cè)找到了一條簡(jiǎn)便有效的方法。本文利用高光譜技術(shù)與生物測(cè)量技術(shù)結(jié)合，對(duì)不同生長環(huán)境條件下的微藻生物膜反射光譜特征與生物膜量預(yù)測(cè)兩方面分別進(jìn)行研究分析，提出了一種基于高光譜的微藻生物膜量的監(jiān)測(cè)方法，為微藻生物膜生長信息的

3、快速獲取提供了技術(shù)支持以及微藻生物膜的高效培養(yǎng)提供了參考。
　　取得的研究結(jié)果如下：
　　①培養(yǎng)了不同溫度、不同PH值以及不同光強(qiáng)條件下的微藻生物膜。
　?、诟鶕?jù)高光譜成像儀的理論基礎(chǔ)，搭建了高光譜圖像采集系統(tǒng)，并對(duì)微藻生物膜生長信息進(jìn)行檢測(cè)，獲取了不同溫度、PH值以及光強(qiáng)條件下微藻生物膜的高光譜信息。
　?、鄹鶕?jù)微藻生物膜的原始光譜反射值有三個(gè)明顯的特征峰，特征波長（789nm、811nm、930nm）處對(duì)應(yīng)的

4、光譜反射值隨培養(yǎng)時(shí)間的增加而降低。
　?、芨鶕?jù)采集到微藻生物膜的光譜反射數(shù)據(jù)，通過衡量生物量的光譜特征變量，提取出了25個(gè)與微藻生物膜量有關(guān)的光譜特征變量，計(jì)算出了每個(gè)特征變量的相關(guān)性系數(shù)。
　　⑤采用相關(guān)性系數(shù)絕對(duì)值大小來衡量，提取出了與微藻生物膜干重關(guān)聯(lián)度前四的光譜特征變量，分別為：+SDy)(SDr-SDy)/(SDr、SDr、OSAVI、NDVI。將這四個(gè)光譜特征變量構(gòu)建了三種數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型，對(duì)比分析了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)