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基于紫外光谱的水产养殖水质总氮含量快速检测研究 被引量：14
1
作者 李鑫星 周婧 +3 位作者 唐红 孙龙清 曹霞敏 张小栓 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期195-201,共7页
应用紫外(Ultraviolet,UV)光谱技术对水产养殖水质总氮含量进行快速检测。为了消除各种系统误差与偶然误差对模型预测性能造成的影响,将88个水样的总氮浓度实测值数据和光谱吸光度数据作为原始数据,将模型建立分为样本集划分、数据预处... 应用紫外(Ultraviolet,UV)光谱技术对水产养殖水质总氮含量进行快速检测。为了消除各种系统误差与偶然误差对模型预测性能造成的影响,将88个水样的总氮浓度实测值数据和光谱吸光度数据作为原始数据,将模型建立分为样本集划分、数据预处理、特征波段提取、模型选择与LV数量选择5个阶段,以求达到最优预测效果,其中前4个阶段分别使用多种方法进行比较。结果证明每个阶段都是必不可少的,只有通过对比其优劣才能找到最适合总氮含量测定的建模过程及方法。首先用浓度梯度(CG)法对原始数据进行相同的样本集划分处理,然后在此基础上分别建立主成分回归(PCR)、逐步回归(SR)和偏最小二乘回归(PLSR)三种模型,选择预测效果最好的PLSR作为本文的预测模型。PLSR的建模效果会在很大程度上受到潜在变量(LVs)数量的影响,通常选取模型预测均方根误差RMSEP值最小时所对应的LV个数为最优LV个数。其次,选用CG法、随机抽样(RS)法、 Kennard Stone(KS)法和SPXY法4种样本集划分算法对样本进行处理,并对所建立的PLSR模型预测效果进行比较,最终选择SPXY算法作为最优样本划分算法。然后在对样本集进行SPXY法划分的基础上,运用多种预处理算法对光谱吸光度数据进行预处理,包括小波变换(WT)、一阶导数法(Der1st)与二阶导数法(Der2nd)三种单一算法和小波变换与两种导数法的组合预处理算法WT-Der1st和WT-Der2nd。然后在预处理的基础上分别使用连续投影变换(SPA)和逐步回归(SR)两种特征波段提取方法,对比可知, SPA特征提取方法比SR的提取效率高且建模效果好。SPA算法既可以大大地简化模型,又可以在一定程度上提升模型的预测精度。基于WT-Der1st-SPA提取的特征波段为218 nm,与总氮特征波段区间相一致,由此说明该方法比较科学。综合上述建立的10个PLSR模型,考虑到预测精度与模型复� 展开更多
关键词 紫外光谱 总氮 小波变换 连续投影变换 潜在变量 偏最小二乘回归
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基于高光谱的大叶女贞叶片水分定量测定 被引量：4
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作者 李阳阳 孙雨安 +2 位作者 王国庆 李振兴 于文浩 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第6期47-51,共5页
较传统水分化学检测法相比,高光谱是一种新兴的简单、快速、无损、原位的绿色检测方法.大叶女贞是一种具有经济、医药、欣赏价值的树种,研究价值较高,然而有关高光谱对其的研究鲜有报道,将其作为研究对象,利用可见近红外高光谱采集40个... 较传统水分化学检测法相比,高光谱是一种新兴的简单、快速、无损、原位的绿色检测方法.大叶女贞是一种具有经济、医药、欣赏价值的树种,研究价值较高,然而有关高光谱对其的研究鲜有报道,将其作为研究对象,利用可见近红外高光谱采集40个叶片样本的高光谱数据,利用ENVI 4.7从中提取出反射光谱数据,在MATLAB7.0平台对光谱数据进行直接正交信号校正(DOSC)预处理后,采用共生矩阵法(SPXY)选取30个样本作为建模集,其余作为预测集,构建支持向量回归(SVR)模型,然后在此全波段建模基础上采用自适应权重采样法(CARS)、连续投影变换(SPA)等波段筛选法进行特征波段建模分析,结果表明DOSC-SPA-SVR模型效果最优,预测平方相关系数R2p=0.974 3,预测均方根误差(RMSEP)为4.4×10-5,较全波段模型相比,精度相当甚至有所提升,模型简单、稳定,能够用于对女贞叶片水分进行快速无损的定量分析,为其他作物营养诊断和精准灌溉提供一定的参考价值,减少水资源的浪费. 展开更多
关键词 高光谱 特征波长 支持向量回归 连续投影变换
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