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近红外光谱和特征光谱的山茶油掺假鉴别方法研究 被引量：25
1
作者 褚璇 王伟 +3 位作者 赵昕 姜洪喆 王伟 刘声泉 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期75-79,共5页
山茶油素有"东方橄榄油"美誉,实现掺假山茶油的鉴别具有重要实用价值,采用近红外光谱技术对掺有葵花油的山茶油进行检测。分别以1%,5%,10%为梯度制备掺假比例不同的山茶油样品,并根据掺假比例将其分为A组(0%~5%)和B组(6%~10%)... 山茶油素有"东方橄榄油"美誉,实现掺假山茶油的鉴别具有重要实用价值,采用近红外光谱技术对掺有葵花油的山茶油进行检测。分别以1%,5%,10%为梯度制备掺假比例不同的山茶油样品,并根据掺假比例将其分为A组(0%~5%)和B组(6%~10%)共11个样品,C组(15%~40%)6个和D组(50%~100%)6个样品。将每个掺假样品充分混匀后再分为9份,依次采集其1 000~2 500nm范围的吸收光谱,共获得207条光谱曲线。每组样品的光谱数据按2∶1随机分为训练集与验证集。经去除首尾噪声后,通过主成分分析法(principal component analysis,PCA)降维,并利用前四个主成分建立了鉴别山茶油不同掺假等级的主成分-支持向量机判别模型,训练集与验证集的总体判别准确率分别达96.38%和94.20%;进一步,通过对前四个主成分的载荷系数的分析,并结合原始光谱,提取建模过程中权重较大的波长并解析其化学含义,最终确定出五个特征波长:1 212,1 705,1 826,1 905及2 148nm,以此波长重新建立近红外特征光谱山茶油掺假等级判别模型,对训练集与验证集的总体判别准确率也达到了94.20%和92.75%。研究结果表明,利用近红外光谱和特征光谱均能够较好实现山茶油掺假等级的鉴别,同时所建立的近红外特征光谱模型也为设计相应的掺假山茶油实用便携式检测仪器提供了理论基础。 展开更多
关键词 山茶油 掺假检测 近红外光谱技术 特征光谱 支持向量机
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蜂蜜中果糖和葡萄糖近红外检测的差异性分析及优化研究 被引量：23
2
作者 屠振华 朱大洲 +3 位作者 籍保平 孟超英 王林舸 庆兆珅 《分析化学》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2010年第1期45-50,共6页
采集了来自全国20种单植物源和其它多植物源的101份的蜂蜜样品,分别运用傅立叶型近红外光谱仪采用光纤透反射(800～2500nm,2mm光程)和透射(800～1370nm,20mm光程)采集方式获得近红外光谱,来预测蜂蜜中结构和含量都很相近的果糖和葡萄糖... 采集了来自全国20种单植物源和其它多植物源的101份的蜂蜜样品,分别运用傅立叶型近红外光谱仪采用光纤透反射(800～2500nm,2mm光程)和透射(800～1370nm,20mm光程)采集方式获得近红外光谱,来预测蜂蜜中结构和含量都很相近的果糖和葡萄糖含量。结果发现,两种测量方式下果糖、葡萄糖的预测准确度存在着较大的差异。为了分析这种差异产生的原因,采用支持向量机分析其非线性信息,采用遗传算法分析其特征波长,结果表明:这种差异主要来自两种糖分特征波长分布不同所导致。通过对两种糖分的检测方案进行优化,得出在利用近红外光谱技术检测蜂蜜中葡萄糖成分含量时应尽量采集短波区、长光程的光谱,或者对全谱区、短光程的光谱,进行特征波长的提取,避开水分的干扰,从而提高其预测精度;而对于果糖,则应尽量采集全谱区、短光程的光谱;采用常用线性定量建模方法PLSR就可以得到很好的预测模型,非线性的支持向量机模型未能明显提升模型性能。 展开更多
关键词 蜂蜜 近红外 果糖 葡萄糖 特征波长
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高光谱图像和叶绿素含量的水稻纹枯病早期检测识别 被引量：17
3
作者 朱梦远 杨红兵 李志伟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1898-1904,共7页
基于高光谱成像技术和化学计量方法,实现了对水稻纹枯病病害的早期检测识别。以幼苗时期的水稻植株为研究对象,对其进行纹枯病病菌侵染,获得染病植株,采集358~1021nm波段范围的高光谱图像,三次实验共240个样本,包括染病植株120个样本和... 基于高光谱成像技术和化学计量方法,实现了对水稻纹枯病病害的早期检测识别。以幼苗时期的水稻植株为研究对象,对其进行纹枯病病菌侵染,获得染病植株,采集358~1021nm波段范围的高光谱图像,三次实验共240个样本,包括染病植株120个样本和健康植株120个样本。根据高光谱图像的光谱维,对染病水稻叶片和健康水稻叶片提取感兴趣区域(ROI),利用感兴趣区域的光谱数据,对其进行Savitzky-Golay(SG)平滑、Savitzky-Golay(SG)一阶求导、Savitzky-Golay(SG)二阶求导、变量标准化(SNV)和多元散射校正(MSC)预处理,建立线性判别分析(LDA)和支持向量机(SVM)分类模型,结果表明:采用SG二阶求导预处理后的线性判别分析(LDA)模型取得了较好的性能,正确识别率在建模集达98.3%,在预测集达95%;利用载荷系数法(x-loadingweights,x-LW)对原始光谱和5种预处理的光谱数据进行特征波长提取,然后根据选取的特征波长建立线性判别分析(LDA)和支持向量机(SVM)分类模型,其中采用SG二阶求导预处理后提取的12个特征波长的线性判别分析(LDA)模型取得了较好的性能,其正确识别率在建模集达97.8%,在预测集达95%,而且基于载荷系数法建立的模型性能与全波段相当,可以通过载荷系数法减少数据量对水稻纹枯病病害进行识别;根据高光谱图像的图像维,研究了基于图像主成分分析、基于概率滤波和基于二阶概率滤波的图像特征提取方法,利用提取的特征变量建立反向传播神经网络(BPNN)和支持向量机(SVM)分类模型,其中基于图像主成分分析的反向传播神经网络(BPNN)模型取得了较好的性能,建模集准确识别率达90.6%,预测集的准确识别率达83.3%;根据高光谱图像光谱维和图像维的最优模型,特将叶绿素含量作为建模的另一个特征,分别与光谱特征、图像特征组合,建立反向传播神经网络(BPNN)和线性判别分析(LDA)模型,提出基于� 展开更多
关键词 高光谱成像技术 光谱特征 图像特征 特征波长 叶绿素含量
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高光谱技术结合特征波长/光谱指数对冬枣成熟度可视化判别 被引量：13
4
作者 曹晓峰 任惠如 +2 位作者 李幸芝 余克强 苏宝峰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2175-2182,共8页
为了给冬枣采收后成熟度分级提供理论指导,运用高光谱技术获取特征波长和计算光谱指数对其成熟度可视化分级。采集三类成熟度冬枣(未成熟果、白熟-初红果、半红-全红果)样本共336个并获取其高光谱信息,通过Savitzky-Golay(S-G)平滑对原... 为了给冬枣采收后成熟度分级提供理论指导,运用高光谱技术获取特征波长和计算光谱指数对其成熟度可视化分级。采集三类成熟度冬枣(未成熟果、白熟-初红果、半红-全红果)样本共336个并获取其高光谱信息,通过Savitzky-Golay(S-G)平滑对原始光谱降噪后再用Kennard-Stone(K-S)方法将样本分为训练集(226个)和测试集(110个)。选用连续投影法(SPA)和竞争性自适应重加权采样法(CARS)选择特征波长(CWs);同时从水果生理成分变化角度引入7个光谱指数(SIs)。基于SPA和CARS选取的CWs和引入的SIs分别建立偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型,并比较了3个模型的分级效果。结果表明:基于SPA和CARS选择的特征波长和引入的SIs建立的PLS-DA模型判别精度分别为:97.27%,95.45%和98.18%。为了直观展现判别结果,选用SIs建立的PLS-DA回归系数拟合判别向量Y的回归方程,依据Y中最大值元素所在类别为该样本预测类别的规则,将结果用不同颜色直观显示。该研究为冬枣成熟度可视化分级提供了思路,引入的SIs参数为开发适于多种水果成熟度分级的设备提供了技术支撑。 展开更多
关键词 冬枣 高光谱技术 特征波长 光谱指数 化学计量学方法
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基于高光谱技术的霉变稻谷脂肪酸含量无损检测 被引量：12
5
作者 文韬 洪添胜 +4 位作者 李立君 郭鑫 赵兵 张仟仟 刘付 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第18期233-239,共7页
脂肪酸含量是表征稻谷霉变信息的重要指标。为了解决传统化学分析法测定稻谷脂肪酸含量有损、费时、低效等问题,该文研究应用高光谱技术实施霉变稻谷脂肪酸含量无损检测的方法。研究选取人工制备的不同霉变时期的稻谷样本作为研究对象,... 脂肪酸含量是表征稻谷霉变信息的重要指标。为了解决传统化学分析法测定稻谷脂肪酸含量有损、费时、低效等问题,该文研究应用高光谱技术实施霉变稻谷脂肪酸含量无损检测的方法。研究选取人工制备的不同霉变时期的稻谷样本作为研究对象,利用高光谱仪结合理化试验方法测定其相应的光谱信息和脂肪酸含量,运用移动窗口平滑法(savitzky-golay,SG)和一阶微分(first derivation,FD)对光谱数据进行预处理,采用连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)提取反映稻谷脂肪酸含量变化的光谱特征波段,应用回归分析法建立基于特征波段光谱反射值的稻谷脂肪酸含量预测模型,对比分析不同光谱预处理方法的模型预测效果。研究结果显示,原始光谱数据通过SG平滑和一阶微分处理后,分别经SPA方法优选出了14和10个光谱特征波段;采用SG-SPA-MLR(multivariable linear regression)方法构建的模型质量和稻谷脂肪酸含量预测效果均优于FD-SPA-MLR模型,校正时其内部交叉验证的相关系数RCV和均方根误差RMSECV分别为0.9419、11.9646 mg/(100 g);预测时其外部验证的相关系数RP和均方根误差RMSEP分别为0.9366、12.3550 mg/(100 g),模型对不同霉变时期的稻谷脂肪酸含量均具有较强的预测能力。研究表明,利用高光谱技术对稻谷脂肪酸含量实施无损检测具有可行性,可为将来快速检测稻谷霉变提供参考依据。 展开更多
关键词 脂肪酸 无损检测 模型 霉变稻谷 高光谱 特征波段
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近红外光谱结合变量优选和GA-ELM模型的干制哈密大枣水分含量研究 被引量：10
6
作者 王文霞 马本学 +4 位作者 罗秀芝 李小霞 雷声渊 李玉洁 孙静涛 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期543-549,共7页
水分含量是哈密大枣干制过程中的重要指标,对其外观、口感、贮藏和运输具有重要的影响。因此,为实现哈密大枣水分含量的准确预测,采用近红外光谱结合变量优选方法,建立干制哈密大枣水分含量的GA-ELM预测模型。为提高模型的稳定性和预测... 水分含量是哈密大枣干制过程中的重要指标,对其外观、口感、贮藏和运输具有重要的影响。因此,为实现哈密大枣水分含量的准确预测,采用近红外光谱结合变量优选方法,建立干制哈密大枣水分含量的GA-ELM预测模型。为提高模型的稳定性和预测精度,开展并讨论了核函数和神经元个数对GA-ELM预测模型的影响。采用多种预处理方法对全波段光谱进行处理,对比分析发现标准正态变换方法(SNV)效果最佳。对标准正态变换处理后的光谱利用连续投影算法(SPA)、联合区间偏最小二乘(si-PLS)和遗传算法(GA)及其组合算法分别从全波段927.77~2501.14 nm范围内筛选特征波长,并建立对应GA-ELM预测模型,同时与全波段的GA-ELM模型效果相比较,采用SNV+SPA筛选的14个特征波长建立的GA-ELM模型效果最佳,预测结果R c和R p分别为0.9842和0.9675,RMSEC和RMSEP分别为0.0061和0.0079,RPD为3.6788。研究结果表明:SNV+SPA+GA-ELM方法可实现干制哈密大枣水分含量的准确预测,为近红外光谱技术应用于干制哈密大枣在线检测提供了参考。 展开更多
关键词 近红外光谱 哈密大枣 水分含量 特征波长 极限学习机(ELM)
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油茶果自然霉变程度的可见/近红外与中短波近红外光谱检测 被引量：9
7
作者 姜洪喆 杨雪松 +3 位作者 李兴鹏 蒋雪松 周宏平 施明宏 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期272-277,共6页
分析利用可见/近红外光谱(400~1000 nm)与中短波近红外光谱(900~1700 nm)对不同自然霉变程度油茶果检测判别的可行性,实验同时采集不同霉变程度油茶果赤道阴面、阳面和接合面三点的两波段光谱,样品平均光谱的主成分分析(principal compo... 分析利用可见/近红外光谱(400~1000 nm)与中短波近红外光谱(900~1700 nm)对不同自然霉变程度油茶果检测判别的可行性,实验同时采集不同霉变程度油茶果赤道阴面、阳面和接合面三点的两波段光谱,样品平均光谱的主成分分析(principal component analysis,PCA)发现不同霉变程度样品同组内具有一定聚类效果且PC1和PC2对于判别不同组间样品有效,全光谱偏最小二乘判别分析模型结果显示原始光谱已具有足够信息,建立的模型性能比预处理后全光谱更优。进一步进行特征波长选取,发现相比于PC载荷,连续投影法在两光谱范围选取波长建立的简化模型均为最优,预测集判别准确率与Kappa系数均为84.4%与0.7667。结合预测集混淆矩阵发现,两光谱范围最优简化模型预测不同霉变组样品特异度相当,均在0.84以上,但900~1700 nm中短波近红外光谱对于中等霉变程度的判别灵敏度(0.72)略高。本研究表明近红外光谱技术可用于油茶果的自然霉变程度检测,可见/近红外与中短波近红外光谱能力相当,考虑到仪器成本问题,可见/近红外光谱具有更好的实时检测应用前景。 展开更多
关键词 近红外光谱 油茶果 自然霉变 主成分分析 偏最小二乘 特征波长
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LS-SVM的梨可溶性固形物近红外光谱检测的特征波长筛选 被引量：9
8
作者 樊书祥 黄文倩 +2 位作者 李江波 赵春江 张保华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2089-2093,共5页
为提高梨可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)的近红外光谱模型的精度和稳定性,以160个梨样品为实验对象,分别对原始光谱、多元散射校正(MSC)和标准正态变量变换(SNV)处理后的光谱,经无信息变量消除算法(UVE)挑选后,再结合遗... 为提高梨可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)的近红外光谱模型的精度和稳定性,以160个梨样品为实验对象,分别对原始光谱、多元散射校正(MSC)和标准正态变量变换(SNV)处理后的光谱,经无信息变量消除算法(UVE)挑选后,再结合遗传算法(GA)和连续投影算法(SPA),筛选梨可溶性固形物的近红外光谱特征波长。将筛选后的波长作为输入变量建立梨可溶性固形物的最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型。结果表明经过SNV-UVE-GA-SPA从全波段3112个波长中筛选出的30个特征波长建立的梨可溶性固形物LS-SVM模型效果最好,该模型的预测集相关系数(Rp)和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.956和0.271。该模型简单可靠,预测效果好,能满足梨的可溶性固形物含量的快速检测,为在线检测和便携式设备开发提供了理论基础。 展开更多
关键词 近红外光谱 特征波长 最小二乘支持向量机 可溶性固形物 梨
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基于变量组合集群分析法的小麦蛋白质近红外光谱变量选择方法研究 被引量：9
9
作者 赵环 宦克为 +1 位作者 郑峰 石晓光 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2016年第5期51-54,共4页
为了解决小麦蛋白质的近红外光谱信息复杂、共线性严重及全光谱建模的预测能力不足等问题,采用一种新的变量选择方法——变量组合集群分析法(VCPA)对小麦蛋白质的近红外光谱进行特征波长选取。首先利用二进制矩阵采样策略(BMS)和指数衰... 为了解决小麦蛋白质的近红外光谱信息复杂、共线性严重及全光谱建模的预测能力不足等问题,采用一种新的变量选择方法——变量组合集群分析法(VCPA)对小麦蛋白质的近红外光谱进行特征波长选取。首先利用二进制矩阵采样策略(BMS)和指数衰减函数(EDF)删除无信息变量,优选小麦中蛋白质近红外特征波长,然后结合偏最小二乘法(PLS)建立预测模型。与其他变量选择方法相比,VCPA所选用的波长点最少,模型的预测能力最强,VCPA算法所采用的BMS变量采样策略弥补了蒙特卡洛采样方法的不足。研究结果表明,VCPA算法可以有效选择小麦蛋白质近红外光谱特征波长,提高预测模型的可靠性和适用性。 展开更多
关键词 小麦 近红外光谱 变量组合集群分析法 特征波长 二进制矩阵采样 指数递减函数
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基于PSO-LSSVM和特征波长提取的羊肉掺假检测方法 被引量：8
10
作者 成甜甜 王克俭 +2 位作者 韩宪忠 李师 王媛 《食品与机械》 北大核心 2020年第11期46-50,共5页
为解决羊肉—猪肉掺假快速检测这一问题,利用多光谱仪器对掺假羊肉进行光谱采集,得到样品在350~1100nm波段下的反射率。对数据预处理后,利用粒子群算法(PSO)对最小二乘支持向量机(LSSVM)进行优化,建立了基于粒子群优化的最小二乘支持向... 为解决羊肉—猪肉掺假快速检测这一问题,利用多光谱仪器对掺假羊肉进行光谱采集,得到样品在350~1100nm波段下的反射率。对数据预处理后,利用粒子群算法(PSO)对最小二乘支持向量机(LSSVM)进行优化,建立了基于粒子群优化的最小二乘支持向量机模型(PSO-LSSVM),与偏最小二乘(PLS)、反向传播神经网络(BPNN)和LSSVM 3种模型结果进行比较,结果表明,PSO算法能有效优化LSSVM模型,预测的决定系数和均方根误差分别为0.9204和0.0892。进一步采用随机青蛙算(RF)、无信息变量消除法(UVE)、竞争性自适应重加权法(CARS)提取特征波长并建立偏最小二乘模型,结果显示,UVE-PLS模型预测集的决定系数和均方根误差分别为0.9967和0.0162,UVE优于其他特征波长提取方法。 展开更多
关键词 羊肉 掺假 多光谱 粒子群算法 最小二乘支持向量机 特征波长
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虫害胁迫下毛竹叶绿素含量高光谱估算方法 被引量：8
11
作者 李凯 陈芸芝 +3 位作者 许章华 黄旭影 胡新宇 汪小钦 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2578-2583,共6页
叶绿素作为参与植被光合作用最重要的色素,是监测毛竹虫害的一项重要指标。通过对不同光谱数据集进行波长筛选,建立虫害胁迫下竹叶叶绿素含量的高光谱估算模型,为利用高光谱遥感监测毛竹虫害提供理论依据。试验在福建省毛竹生产基地顺... 叶绿素作为参与植被光合作用最重要的色素,是监测毛竹虫害的一项重要指标。通过对不同光谱数据集进行波长筛选,建立虫害胁迫下竹叶叶绿素含量的高光谱估算模型,为利用高光谱遥感监测毛竹虫害提供理论依据。试验在福建省毛竹生产基地顺昌县进行,使用ASD FieldSpec 3光谱仪采集不同虫害程度竹叶光谱102条,并利用SPAD-502叶绿素计测定相应叶片叶绿素含量。通过对比不同虫害程度竹叶的光谱特征,探测利用高光谱数据估算叶绿素含量的机理。对竹叶原始光谱(OS)进行包络线去除(CR)、一阶导数(FD)、包络线去除一阶导数(CR-FD)变换,分析不同光谱数据与叶绿素含量的相关性,并利用连续投影算法(SPA)分别提取4种光谱的特征波长。采用基于x-y距离结合的样本划分法(SPXY)和随机法对4种光谱数据集进行划分,结合多元逐步回归(MSR)建立竹叶叶绿素含量估算模型,分析光谱变换及样本划分对估算叶绿素含量的影响。结果表明,不同虫害程度竹叶光谱反射率差异明显,主要表现为可见光波段范围内的"绿峰"和"红谷"的逐渐消失,"红边"斜率减小,近红外波长反射率降低。通过光谱变换可有效提升光谱与叶绿素含量的相关性,其中CR-FD光谱与叶绿素含量在724 nm处的相关系数最大。经连续投影算法提取的不同光谱数据集的特征波长集中分布在绿光、红光、"红边"位置,多个被选择波长位于与叶绿素含量相关性较高的波长区(600~750 nm)。基于SPXY样本划分法建立的MSR模型相比于随机样本划分法能显著提升叶绿素含量的估算精度,其中R^2和RPD平均提高0.1和0.5, RMSE平均降低0.7。以CR-FD光谱特征波长结合SPXY样本划分法建立的多元逐步回归模型对竹叶叶绿素含量的估算精度最高,R^2, RMSE和RPD分别为0.835, 2.604和2.364,可对虫害胁迫下毛竹叶片叶绿素含量进行准确的估算。 展开更多
关键词 叶绿素含量 高光谱 光谱变换 波长筛选 SPXY样本划分
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太湖水体反射率的光谱特征波长分析 被引量：8
12
作者 申茜 张兵 +5 位作者 李俊生 吴远峰 吴迪 宋阳 张方方 王甘霖 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1892-1897,共6页
水体反射率的光谱特征波长分析是解决内陆水色遥感难题的一项重要的基础工作。该文分析了2006—2009年七次太湖综合实验获取的312个采样点遥感反射率,找出反射率曲线出现极大值、极小值、由凹向凸转变的拐点、由凸向凹转变的拐点对应的... 水体反射率的光谱特征波长分析是解决内陆水色遥感难题的一项重要的基础工作。该文分析了2006—2009年七次太湖综合实验获取的312个采样点遥感反射率,找出反射率曲线出现极大值、极小值、由凹向凸转变的拐点、由凸向凹转变的拐点对应的特征波长,给出了太湖水体反射率350-900 nm范围内的光谱特征波长：359,440,464,472,552,566,583,628,636,645,660,676,689,706,728,791,806和825 nm。最后用浮游植物色素的吸收光谱、太湖水体特有的组成成分解释了特征波长。文章分析特征波长的方法,对于各种光谱曲线的特征波长分析都适用,该方法能够有效地区分曲线峰值所在波长和谷值所在波长重叠的情况。该文的研究成果有利于建立反演水质参数的算法,从而提高反演算法的精度。 展开更多
关键词 水色遥感 遥感反射率 太湖水体 特征波长
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铁路轨道不平顺波长及病害波形的定位方法 被引量：7
13
作者 徐磊 高建敏 +1 位作者 翟婉明 陈宪麦 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3061-3069,共9页
应用时频分析和特征波形能量突变理论,开展轨道不平顺波长和轨道病害波形定位提取的研究。结合小波变换多分辨率分析和Wigner-Ville分布良好的时-频能量聚集性,提出基于小波-SPWVD的时-频能量波长定位提取方法,并与常规的尺度-小波能量... 应用时频分析和特征波形能量突变理论,开展轨道不平顺波长和轨道病害波形定位提取的研究。结合小波变换多分辨率分析和Wigner-Ville分布良好的时-频能量聚集性,提出基于小波-SPWVD的时-频能量波长定位提取方法,并与常规的尺度-小波能量谱方法进行对比分析。以时-频能量分析法为基础,基于轨道病害波形的统计特性,提出融合病害波形统计特征频率和频率影响系数的小波-SPWVD时-频能量病害提取算法,用于轨道病害特征波形的定位提取。研究结果表明:小波-SPWVD时-频能量分析方法和常规的尺度-小波能量谱方法在基本原理和定位提取性能上具有一致性与有效性,但时-频能量分析方法在时耗及特征波长信息含量上更具优势。用焊缝不平顺和凸台形不平顺的病害波形实例验证了时频能量分析方法的有效性。 展开更多
关键词 轨道不平顺 小波变换 WIGNER-VILLE分布 特征波长 轨道病害
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高光谱技术结合特征波长筛选的牛肉品种多波段识别 被引量：7
14
作者 王彩霞 何智武 +3 位作者 吴龙国 买玉花 张智峰 贺晓光 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期520-527,共8页
利用可见/近红外(400~1000nm)及近红外(900~1700nm)高光谱成像技术结合特征波长筛选方法对安格斯牛、力木赞牛、西门塔尔牛3个品种的牛肉进行鉴别研究,且测定肉样的色泽、嫩度、pH值以及水分、脂肪、蛋白质含量。根据不同波段光谱的特点... 利用可见/近红外(400~1000nm)及近红外(900~1700nm)高光谱成像技术结合特征波长筛选方法对安格斯牛、力木赞牛、西门塔尔牛3个品种的牛肉进行鉴别研究,且测定肉样的色泽、嫩度、pH值以及水分、脂肪、蛋白质含量。根据不同波段光谱的特点,分别对原始光谱进行预处理,并利用SPA、IRF和IRF-SPA方法筛选特征波长,建立基于全波段及特征波长下的PLS-DA牛肉品种鉴别模型。结果显示:400~1000nm波段采用SNV-IRF-SPA-PLS-DA方法建立的模型最优,校正集与预测集准确率分别为98.56%和97.12%,900~1700nm波段采用SG-SPA-PLS-DA方法建立的模型准确率为94.09%和96.04%,说明不同波段高光谱对牛肉品种识别均有较好的效果;400~1000nm波段的识别准确率优于900~1700nm,说明3种牛肉在色泽纹理上的差异比成分含量显著。研究表明,利用高光谱成像技术结合特征波长筛选方法能够获得较好的牛肉品种鉴别效果。 展开更多
关键词 高光谱成像技术 特征波长 牛肉品种 多波段识别 间隔随机蛙跳
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高光谱技术的羊肉品种多波段识别研究 被引量：7
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作者 王松磊 吴龙国 +4 位作者 马天兰 陈亚斌 何建国 贺晓光 康宁波 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2937-2945,共9页
利用可见/近红外（400-1000 nm）及近红外（900-1700 nm）高光谱成像技术对宁夏地区滩寒杂交、盐池滩羊、小尾寒羊三个品种羊肉进行识别研究。针对不同波段光谱特点,分别优选出 Baseline 及 SG卷积平滑光谱预处理方法,并运用连续投影算... 利用可见/近红外（400-1000 nm）及近红外（900-1700 nm）高光谱成像技术对宁夏地区滩寒杂交、盐池滩羊、小尾寒羊三个品种羊肉进行识别研究。针对不同波段光谱特点,分别优选出 Baseline 及 SG卷积平滑光谱预处理方法,并运用连续投影算法（SPA）提取特征波长,结合线性判别分析（LDA）及径向基核函数支持向量机（RBFSVM）模型进行全波段及特征波长识别分析。结果表明不同波段高光谱对羊肉品种识别均获得较好效果,其中400-1000 nm波段采用Baseline-Fullwave-RBFSVM及12个特征波长下准确率为100%与98.75%,900-1700 nm 波段采用 Baseline-Fullwave-RBFSVM 及7个特征波长下准确率为96.25%与87.80%；RBFSVM非线性分类准确率高于 LDA线性判别结果,400-1000 nm波段识别准确率优于900-1700 nm波段,说明三种羊肉在色泽纹理上差异比成分含量显著,利用高光谱成像技术结合RBFSVM方法能够获得较优的羊肉品种识别效果。 展开更多
关键词 高光谱成像技术 羊肉品种 多波段识别 特征波长 支持向量机
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近红外分析技术快速检测白酒基酒中的总酯含量 被引量：6
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作者 段学 赵小波 +4 位作者 邹胜琼 田敏 邓波 周军 张宿义 《酿酒科技》 2021年第3期105-108,共4页
采用近红外光谱分析技术,对基酒总酯进行无损检测研究。利用近红外光谱仪采集基酒样品在4000~10000 cm~(-1)波段内的光谱数据,首先对光谱数据进行一阶导数预处理,然后采用Si-PLS组合间隔偏最小二乘法优选特征波长,最后运用PLS偏最小二... 采用近红外光谱分析技术,对基酒总酯进行无损检测研究。利用近红外光谱仪采集基酒样品在4000~10000 cm~(-1)波段内的光谱数据,首先对光谱数据进行一阶导数预处理,然后采用Si-PLS组合间隔偏最小二乘法优选特征波长,最后运用PLS偏最小二乘法建立基酒总酯模型。该模型校正集的决定系数R_C~2为0.95,校正集的均方根误差RMSEC为0.17;预测集的决定系数R_P~2为0.93、预测集的均方根误差RMSEP为0.19。与全波段光谱模型相比,该模型预测能力更强,稳定性更优。 展开更多
关键词 近红外分析技术 基酒总酯 特征波段 组合间隔偏最小二乘法
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可见-近红外透射光谱检测活体甘蔗蔗糖分的方法 被引量：6
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作者 吕雪刚 李修华 +2 位作者 张诗敏 张木清 蒋洪涛 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3747-3752,共6页
蔗糖分是衡量甘蔗品质的重要指标,基于光谱学原理的活体甘蔗蔗糖分无损检测的方法具有重要意义。探究了不同光谱测量方式对预测结果的影响,改进了特征提取方法,建立了甘蔗蔗糖分预测模型。采用自行搭建的甘蔗透射光谱采集平台,在光源与... 蔗糖分是衡量甘蔗品质的重要指标,基于光谱学原理的活体甘蔗蔗糖分无损检测的方法具有重要意义。探究了不同光谱测量方式对预测结果的影响,改进了特征提取方法,建立了甘蔗蔗糖分预测模型。采用自行搭建的甘蔗透射光谱采集平台,在光源与探测器夹角为120°,150°和180°的条件下,按照甘蔗表皮蜡质去除与否,获取了123个甘蔗样本在6类不同采集方式下的甘蔗透射光谱数据集。首先采用了偏最小二乘回归(PLS)的建模精度评价了Savitzky-Golay平滑处理(S-G平滑)、标准正态变化(SNV)、多元散射校正(MSC)、一阶微分(FD)等多种光谱预处理方法对模型性能的影响,选取了综合效果最好的SNV进行预处理。接着分析了不同光谱测量方式对蔗糖分建模的影响。结果发现:(1)对于蜡质覆盖的影响而言,去蜡后的光谱透过率更高、单样本不同采集位点的光谱差异更低、与蔗糖分的相关性也更高;(2)对于光谱采集角度的影响而言,在一定范围内光谱透过率随角度的增大而降低;(3)在获取的6类数据集中,去蜡且采集角度为120°的测量方式下获取的透射光谱建模效果最好,预测集相关系数为0.7906,预测集均方根误差为0.8986。最后,使用了间隔偏最小二乘法(i-PLS)、遗传算法(GA)、蚁群算法(ACO)和提出的基于全波段PLS建模回归系数的改进蚁群算法(VRC-ACO)筛选特征波长。VRC-ACO挑选得到的特征波长数量最少(10个),且建模效果最好,预测集相关系数达到0.8616,比全波段建模结果提高9.0%,预测均方根误差降低到0.7466,比全波段建模结果降低20.0%。该研究为甘蔗蔗糖分无损检测及相应传感器的研发提供了理论支持。 展开更多
关键词 可见-近红外光谱 甘蔗 蔗糖分 特征波长 测量方式
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高光谱成像的黄瓜病虫害识别和特征波长提取方法 被引量：1
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作者 李杨 李翠玲 +3 位作者 王秀 范鹏飞 李余康 翟长远 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期301-309,共9页
黄瓜霜霉病和斑潜蝇是制约黄瓜产业发展的严重病虫害。为实现黄瓜病虫害快速在线识别,采用高光谱成像和机器学习研究快速识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害的方法,为开发实用的基于多光谱成像的黄瓜病虫害快速识别设备奠定基础。使用高光谱成... 黄瓜霜霉病和斑潜蝇是制约黄瓜产业发展的严重病虫害。为实现黄瓜病虫害快速在线识别,采用高光谱成像和机器学习研究快速识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害的方法,为开发实用的基于多光谱成像的黄瓜病虫害快速识别设备奠定基础。使用高光谱成像系统采集黄瓜无症状叶片、霜霉病叶片、斑潜蝇虫害叶片的高光谱图像,在病斑区域选择若干个感兴趣区域(ROI),计算每个ROI的平均反射率数据作为叶片原始光谱数据。使用Kennard-Stone算法将光谱数据按照3∶1的比例划分为训练集和测试集。使用直接正交信号校正(DOSC)、多元散射校正(MSC)、移动窗口平均平滑(MA)3种方法对原始光谱数据进行预处理。采用空间迭代收缩法(VISSA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)、迭代保留信息变量法(IRIV)、随机蛙跳算法(SFLA)对MA预处理后的光谱数据进行特征波长提取,分别提取出53、20、26、10个特征波长。然后使用连续投影算法(SPA)分别对特征波长光谱数据进行二次降维,最终VISSA-SPA提取的特征波长为455、536、615和726 nm;CARS-SPA提取的特征波长为452、501、548和578 nm;IRIV-SPA提取的特征波长为452、513、543和553 nm;SFLA-SPA提取的特征波长为462、484、500和550 nm。分别对全波段光谱数据、一次降维光谱数据、二次降维光谱数据进行支持向量机(SVM)、Elman神经网络、随机森林(RF)建模,结果表明,MA预处理后的全波段光谱数据所建模型识别效果最好,其中MA-RF模型测试集总分类精度(OA)达到97.89%,Kappa系数为0.97。采用一次降维光谱数据所建模型中,MA-VISSA-RF模型效果最好,测试集OA为98.19%,Kappa系数为0.97。采用二次降维光谱数据所建模型中,MA-IRIV-SPA-SVM模型效果最好,测试集OA为96.23%,Kappa系数为0.95。研究结果表明,使用高光谱成像技术识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害具有良好的效果,452、513、543和553 nm可以作为 展开更多
关键词 高光谱成像 机器学习 特征波长 霜霉病 斑潜蝇虫害
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海南制浆树种中主要成分的近红外分析与模型优化 被引量：5
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作者 吴珽 梁龙 +2 位作者 朱华 邓拥军 房桂干 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1404-1409,共6页
为提高制浆树种的利用效率,缓解国内制浆造纸原料短缺的现状,降低行业污染与总体成本,尝试将近红外光谱技术用于海南省制浆树种的成分含量分析,以期根据实时所得成分含量相应调整工艺参数。用结构简单、易改装的全息光栅分光近红外光谱... 为提高制浆树种的利用效率,缓解国内制浆造纸原料短缺的现状,降低行业污染与总体成本,尝试将近红外光谱技术用于海南省制浆树种的成分含量分析,以期根据实时所得成分含量相应调整工艺参数。用结构简单、易改装的全息光栅分光近红外光谱仪采集了海南省常见的适龄制浆树种(尾细桉、尾巨桉、尾叶桉、马占相思和粗果相思)共205个样本的近红外光谱,按传统实验室方法分析其主要成分——综纤维素和木质素的含量。选择合适的预处理方法与偏最小二乘法结合,建立了两种分析模型,并通过遗传算法剔除不相关的变量,筛选出特征波段,明确综纤维素和木质素的特征吸收,优化了模型。其中综纤维素分析模型建立时采用Savitzky-Golay 13点3倍平滑、矢量归一化和一阶导数预处理原始光谱,1 150.3~2 362.0nm波段参与建模。筛选出的波段包含了1 188~1 196nm之间CH_(3)中C—H伸缩振动的二级倍频吸收,1 742~1 633nm区间内O—H伸缩振动的一级倍频,2 112nm附近O—H变形振动、O—H伸缩振动的合频等纤维素的特征吸收;也包含了1 470~1 495nm之间O—H伸缩振动的一级倍频,1 906和1 911nm附近C=O伸缩振动的二级倍频等聚戊糖的特征吸收。模型RMSEP值为0.55%,绝对偏差范围为-0.91%~0.87%。木质素分析模型建立时采用Savitzky-Golay 13点3倍平滑、多元信号校正和二阶导数预处理原始光谱,1 137.6~1 872.5和2 131.0~2 424.1nm波段参与建模。筛选出的波段包含了1 143nm附近苯环C—H伸缩振动的二级倍频吸收和CH_(3)的C—H伸缩振动的二级倍频吸收,1 670~1 684nm处苯环C—H伸缩振动的一级倍频,2 205nm附近C—H、 C=O伸缩振动的合频等木质素的特征吸收。模型RMSEP值为0.45%,绝对偏差范围为-0.76%~0.79%。两个模型的RPD值分别为4.71和3.47,均能满足制浆树种主要成分在线快速分析测定的工业需求。同时,本研究为制浆树种近红外� 展开更多
关键词 近红外 遗传算法 特征波段 综纤维素 木质素
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刚竹毒蛾危害下的毛竹叶片光谱特征波长研究 被引量：5
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作者 黄旭影 许章华 +3 位作者 林璐 刘健 钟兆全 周华康 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3829-3838,共10页
旨在获取刚竹毒蛾危害下的毛竹叶片光谱特征波长,以助于该虫害的有效、准确识别。将于福建省顺昌县实测的105条高光谱数据随机划分为实验组(71条)和验证组(34条)。基于实验组数据,利用单因素方差分析获取健康、轻度危害、中度危害、重... 旨在获取刚竹毒蛾危害下的毛竹叶片光谱特征波长,以助于该虫害的有效、准确识别。将于福建省顺昌县实测的105条高光谱数据随机划分为实验组(71条)和验证组(34条)。基于实验组数据,利用单因素方差分析获取健康、轻度危害、中度危害、重度危害等虫害等级间具有极显著差异的波长;结合常用遥感卫星的波段设置对上述波长进行筛选,采用欧式距离、相关系数及光谱角匹配等3种方法判定其虫害判别能力,获取特征波长,并引入验证组样本对其予以验证。结果表明:(1)受害叶片的光谱反射率明显低于健康叶片,虫害等级越高,其反射率越低;(2)受害叶片的光谱特征变化较大,随着虫害等级的上升,其光谱曲线中的"绿峰"及"红谷"趋于消失,"红边"斜率逐渐减小;(3)确定原始光谱703. 43～898. 56 nm及一阶微分光谱497. 68～540. 72,554. 53～585. 25和596. 24～618. 23 nm为刚竹毒蛾危害下的毛竹叶片光谱特征波长,其对该虫害具有较强的判别能力。该研究从叶片尺度剖析了寄主对刚竹毒蛾的响应机理,是"地-天"耦合的理论基础,可为虫害遥感监测技术体系的建立提供重要依据。 展开更多
关键词 刚竹毒蛾 毛竹叶片 特征波长 光谱微分 虫害判别能力 顺昌县
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