变量选择结合模型更新以改进苹果的糖度检测

为了获得稳健的近红外光谱模型,采用变量选择结合模型更新的方法,以240个红富士苹果为对象,取得近红外漫透射光谱和糖度数据,建立偏最小二乘回归模型,对苹果糖度含量进行预测,并采用后向区间偏最小二乘法和竞争性自适应重加权算法,对建模变量进行了选择,通过将新批次中的一些样品加入到旧批次中重新校准来实现模型更新。结果表明,变量选择可以提高模型性能,预测决定系数提高到0.7915,预测均方根误差降低到0.5810,预测偏差降至0.2627;结合模型更新策略,可以进一步降低预测均方根误差和预测偏差;仅使用20个样品进行模型更新已经明显改善了模型性能,预测决定系数提高到0.8506,预测均方根误差降到0.4358,预测偏差降到0.1045。这一结果对于多种水果建立稳健的近红外光谱模型是有帮助的。

正余弦变换和双调滤波相结合的剪切散斑干涉图像去噪方法

剪切散斑干涉是一种非接触式、全场高精度光学变形测量技术,由于环境等因素导致采集的散斑条纹图像存在大量随机噪声,进而影响测量精度。传统去噪方法在滤除噪声的同时,容易导致条纹边缘信息的丢失甚至破坏。针对该问题,本文提出基于正余弦变换和双调滤波相结合的剪切散斑干涉图像去噪方法。该方法首先对相位条纹图进行正余弦变换获得两幅图像,其次对这两幅图像分别运用双调滤波方法进行去噪,最后将滤波后的两幅图像合并为最终的相位条纹图。实验结果表明:经本文方法滤波后的相位图散斑抑制指数为0.999,平均保持指数为2.995,证明该方法较传统去噪方法能更好地改善相位图质量,且能较大程度地保留相位条纹的细节及边缘信息。

基于高光谱图谱融合技术的黄桃损伤程度判别研究

黄桃含有丰富的营养物质,深受消费者的喜爱。但在加工运输的过程中极易受到碰伤,给果农和销售商带来极大地经济损失。以往利用高光谱技术检测水果碰伤,通常是仅仅利用光谱信息或者图像特征建立水果碰伤检测模型,很少将图谱融合用于水果碰伤的检测。光谱反射率容易受到外界杂散光的影响,会丢失一部分真实信息,图像包含的信息量较少,仅仅只靠几个特定波段的图像很难精准识别。因此,为了实现对黄桃碰伤程度的精准分类,从而可根据不同碰伤程度的黄桃制定不同的处理方式,减小经济损伤。提出一种利用高光谱的光谱信息结合图像特征建立模型来检测不同碰伤程度的黄桃。以180个黄桃作为实验样品,首先分别采集轻度、中度和重度碰伤黄桃的高光谱图像,在每个黄桃的碰伤位置选取100×100像素的区域作为感兴趣区域,利用ENVI4.5软件提取碰伤区域的光谱信息。然后采用主成分分析(PCA)算法对采集的高光谱图像进行降维处理,在前5个PC图像中最终选择PC1图像作为黄桃碰伤的主成分图像,根据PC1图像的权重系数曲线挑选出6个特征波长对应的图像作为特征图像,将平均灰度值作为黄桃碰伤的图像特征。最后,分别利用光谱信息、图像特征、光谱信息结合图像特征建立黄桃碰伤的PLS-DA模型,利用分类正确率来评价各个模型的性能。结果表明,基于光谱信息结合图像特征建立的PLS-DA模型的判别效果最好,对轻度碰伤、中度碰伤和重度碰伤的分类准确率分别为85%,90%和100%,总体正确率达到91.7%。为了能够进一步提高PLS-DA模型的精确度和运行效率,利用竞争性自适应重加权(CARS)算法对融合数据中的光谱数据进行特征波段的筛选。利用特征波段结合图像特征建立的模型分类预测效果最好,对轻度碰伤、中度碰伤和重度碰伤黄桃的预测正确率分别为95%,90%和95%,总体正确率达到了93.3%。研究表明基于高光谱的光谱数据结合图像特征建立PLS-DA模型检测黄桃碰伤程度是可行的,为黄桃的采后处理提供了依据。

苹果可溶性固形物近红外光谱检测的偏最小二乘回归变量筛选研究

为了提高苹果可溶性固形物含量近红外光谱校正模型的预测能力和稳健性,分别采用反向区间偏最小二乘法、遗传算法和连续投影算法,筛选苹果可溶性固形物的近红外光谱变量,并建立了偏最小二乘回归模型。利用遗传算法筛选的141个变量建立的校正模型,预测效果最好,与全谱建立的校正模型比较,预测相关系数,从0.93提高到0.96,预测均方根误差,从0.30°Brix降低到0.23°Brix。实验结果表明遗传算法结合偏最小二乘回归方法,有效地提高了苹果可溶性固形物近红外光谱检测模型的预测精度。

苹果可溶性固形物近红外在线光谱变量优选

为简化近红外光谱模型,提高对苹果可溶性固形物含量的预测精度,将移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)与遗传算法、连续投影算法相结合优选特征变量,建立偏最小二乘回归校正模型。其中移动窗口偏最小二乘法和遗传算法相结合优选的36个光谱变量建立的校正模型预测结果最好,可以有效筛选近红外光谱特征波长,模型预测相关系数为0.90,模型的预测均方根误差为0.70°Brix。

中红外光谱技术对乙醇汽油乙醇含量的检测

乙醇汽油是一种新型清洁燃料,燃料乙醇在乙醇汽油中的含量会影响发动机的性能。为了确保发动机的工作可靠性,需要对乙醇汽油中的乙醇含量进行快速精准检测。本文使用中红外光谱技术对采集到的乙醇汽油的光谱数据进行定量分析。首先对原始光谱数据使用多元散射校正、基线校正、一阶导数、二阶导数等预处理方法进行预处理。然后利用ELM、LSSVM、PLS对乙醇汽油中的乙醇含量建立预测模型,通过比较3种建模方法对乙醇含量的预测能力发现,PLS方法的精度比其余两种方法更高。模型决定因子R2为0.958,预测均方误差RMSEP为1.479%(V/V,体积比)。中红外光谱技术对乙醇汽油乙醇含量的快速准确检测提供了新的思路。

轮胎滚动阻力精确测试方法研究

针对目前常用的轮胎滚动阻力室内测试方法(测力法、滑行法、反拖法等)与室外实际道路得出的轮胎滚动阻力对比相差较大的问题,通过比较分析各种现有测试方法的优缺点,提出一种利用单滚筒底盘测功机来测量轮胎滚动阻力的方法。为提高测试准确度,在实验开始前依据转鼓自身滑行消除单滚筒台架的内阻,在单滚筒底盘测功机的无加载滑行和二次加载滑行实验基础之上建立相应的数学模型,得出汽车和测功机总的惯性质量,具有操作简单、准确度高等优点。

不知火杂柑可溶性固形物在线检测模型建立及优化

应用近红外漫透射光谱检测技术对不知火杂柑的可溶性固形物(SSC)进行在线检测具有十分重要的意义。研究变量筛选方法对不知火杂柑可溶性固形物在线检测模型的影响,为实现其快速、准确的在线检测分级奠定基础。实验把形状不整、内藏瓤瓣的不知火杂柑作为研究对象,选取560~930nm的光谱,采用偏最小二乘法(PLS)建立不知火杂柑可溶性固形物的在线检测模型,并讨论不同的光谱预处理方法(卷积平滑(S-G)、一阶微分(1st derivatives)等),不同的变量筛选方法(移动窗口偏最小二乘法MWPLS、遗传算法GA、连续投影SPA)对PLS所建预测模型性能的影响。经对比,多元散射校正(MSC)能有效地消除光散射的影响,遗传算法能大大地降低了建模的波长点数,缩短了建模时间,改善模型预测精度。其最优PLS模型的RP=0.956,RMSEP=0.380,RC=0.967,RMSEC=0.340。实验表明在线检测不知火杂柑的可溶性固形物是完全可行的。

近红外光谱法检测乙醇柴油主要性能指标

乙醇柴油是柴油替代品的一种,它的使用越来越广泛,乙醇柴油品质由许多指标决定,采用传统方法检测这些指标不仅价格昂贵而且耗时长。近红外光谱技术是一种廉价、快速实时在线检测乙醇柴油品质的有效方法。本文采用近红外光谱技术结合最小二乘支持向量机检测了乙醇柴油的密度、粘度和乙醇含量,比较了线性和非线性校正技术(主成分回归、偏最小二乘回归和最小二乘支持向量机)对乙醇柴油品质的分析效果,同时也比较了不同预处理方法对预测模型能力的影响。实验结果表明,最小二乘支持向量机优于主成分回归和偏最小二乘回归模型,其对乙醇柴油密度、粘度、乙醇含量建模效果最优,相关系数分别是0.995 8、0.995 7和0.995 3;预测均方根误差分别为0.000 68、0.011 3和0.5714。

最小二乘支持向量机结合中红外光谱测定甲醇柴油甲醇含量

采用中红外光谱法对甲醇柴油的甲醇含量进行检测分析。首先,对采集到的原始光谱进行预处理(标准正则变换、多元散射校正、一阶微分、二阶微分、Savitzky-Goly平滑),采用偏最小二乘法和最小二乘支持向量机建立了甲醇柴油的甲醇含量预测模型,并比较了不同预处理方法对模型预测能力的影响。实验结果表明,LSSVM的建模效果最佳,其预测集相关系数R^2为0.981 8,预测均方误差RMSEP为1.3917%(体积比)。因此,中红外光谱技术可用于甲醇柴油中甲醇含量的快速检测,且可以达到很好的效果。

乙醇汽油含量的近红外光谱检测研究

随着石油资源的匮乏和能源需求量的日益增大,乙醇作为一种替代车用燃料越来越受到重视。在调和乙醇汽油的过程中由于其辛烷值的波动较大,影响车辆的动力性能,因此对乙醇汽油中的乙醇含量的准确检测具有重要意义。利用近红外光谱分析技术(NIR)定量分析乙醇汽油中的乙醇含量。实验结果表明,利用PCA在光谱1840～2030 nm范围能够准确分类乙醇汽油和成品汽油;采用PLS在光谱1400～2200 nm范围准确测量乙醇汽油中的乙醇含量,其交叉检验均方根误差(standard error of cross validation,SECV)为1.35(%,V/V),可以满足大部分乙醇汽油生产企业的实际检测需求。因此,采用近红外光谱技术和PCA,PLS分析方法可以有效的对乙醇汽油和成品汽油进行分类,对乙醇含量的定量分析模型也可以达到较高的精度。

基于近红外与拉曼光谱的甲醇汽油定量分析

利用近红外和拉曼光谱法定量分析了甲醇汽油中甲醇的含量,采用偏最小二乘法(partial least squares,PLS)建立甲醇的定量模型.近红外光谱法测定甲醇定量模型的预测集相关系数RP为0.998,预测均方根误差(RMSEP)为0.289%;拉曼光谱法测定甲醇定量模型的预测集相关系数RP为0.982,预测均方根误差(RMSEP)为1.141%.实验表明,近红外与拉曼光谱技术均可用于甲醇汽油中甲醇含量的快速检测.

底盘测功机测力系统的标定

在单滚筒底盘测功机中,测力系统以测力传感器为核心,安装在电力测功机的外壳上,再配合力臂、底座、处理器等构成整个系统。文章提出来底盘测功机在测试过程中对测力系统进行校准的必要性,在此基础上,对测力系统的零点、满量程进行了标定,并设计双向标定臂对测力传感器的线性度、重复性进行了检定,试验结果显示,论文所采用的测功机测力系统最大偏差为8N,具有良好的线性相关性与重复性,可以满足测试要求,且此方法具有简单、准确、快捷的优点。

单滚筒底盘测功机对轮胎滚动阻力测定的精准度研究

为解决底盘测功机测试的轮胎滚动阻力与轮胎在路面行驶时的实际滚动阻力失准问题,以江铃宝典某款车型为实验车,在整车状态下采用单滚筒底盘测功机分别对车辆在110,70,30 km/h这3个代表高、中、低速度点的轮胎进行滚动阻力测试,基于动能守恒定律,继而建立对轮胎进行加载测试的滑行方法。为提高测试精度,在实验前进行单滚筒台架内阻的消除。实验结果表明:上述误差均满足车速≥36 km/h误差在3%以内,车速≤36 km/h误差在5%以内。

近红外光谱法对甲醇柴油中甲醇含量测定

应用近红外光谱结合化学计量学方法实现了对甲醇柴油中的甲醇含量的定量分析。以实验室配制的32种不同浓度[浓度范围为2%~25.8%(φ)]的甲醇柴油溶液为研究对象,在4 500~7 000cm^(-1)光谱范围内,建立偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)三种定量分析模型。在建立SVM模型时,经过比较分析,径向基函数(radial basis function,RBF)作为SVM模型的核函数时可以获得更高的预测精度。最终获得甲醇含量的PLS,SVM和LS-SVM三种模型的预测相关系数RP分别为0.985 9,0.990 3,0.998 9,预测均方根误差RMSEP分别为0.405 2,0.356 3,0.062 4,可以看出,三种预测模型都可以达到很好的效果,最优的预测模型是使用LS-SVM建模。研究结果表明,利用近红外光谱法结合化学计量学方法对甲醇柴油中甲醇含量的检测具有可行性,并可以达到很好的效果。采用近红外光谱技术结合化学计量方法对甲醇柴油中甲醇含量进行定量分析,也为近红外光谱技术快速无损检测甲醇柴油甲醇含量提供参考和应用价值。

大坡度山地果园运输机行走机构设计与试验

为提高山地果园双轨运输车在弯曲起伏轨道上的平稳性和安全性,在设计双轨道运输机行走机构结构的基础上,研究了行走机构与轨道在转弯过程中的位置关系,计算出轨道及行走机构的关键参数,最后测试了运输机的运行效果。测试结果表明,运输机在轨道直线段和弯道行走平稳,说明行走轮与防翻轮轮距、前后行走轮轮距、左右行走轮端面距离设计值分别为95、800、612 mm时能够满足运输车在水平和垂直方向最小转弯半径为5、8 m的设计要求,该行走机构可适用于山地果园农资及柑橘类水果运输装备,也可用于搭载喷药机或采摘机械等作业平台。

高光谱成像在农产品无损检测中的应用

随着计算机技术和光谱技术的发展,高光谱成像技术逐渐成为农产品检测的重要手段之一。高光谱成像技术将图像分析和光谱分析有机结合起来,而图像信息可以表现出农产品的外部品质和特征,光谱信息则可以用来检测农产品的内部品质,农产品的内外部品质信息可以完全反映出来,实现对农产品内外品质的快速、无损检测。介绍了高光谱成像的基本原理,总结了国内外高光谱成像技术在果蔬、肉类、谷物等农产品无损检测中的应用。

赣南脐橙水肥管理系统设计与实现

针对赣南地区地形复杂、脐橙种植时水肥资源浪费严重、管理成本上升等问题,试验区建立了一套水肥管理系统,该系统包括气候站、服务器、水肥机、变频器、水泵、控制箱、喷滴灌头等设备。该水肥系统通过ASE中央控制器控制喷头达到果树防霜冻的目的;利用控制箱和控制软件控制水肥机的电磁阀为果树滴灌施肥;物联网综合管理平台可远程控制果树滴灌和喷灌;气象站数据传输到本地服务器,为果树喷灌提供依据;基于近红外光谱技术进行果园肥力快速评估得出土壤养分特征统计值,反距离权重插值法对数据进行空间插值分析形成土壤对氮、磷、钾养分需求图,从而制定科学的施肥方案,根据方案利用水肥系统具体施肥。2013、2014、2015年应用了水肥管理系统的脐橙较2012年未使用水肥管理系统的脐橙共计增加产值17.01万元/hm^2。

单滚筒底盘测功机主要参数测定方法研究

针对单滚筒底盘测功机在测量过程中出现测量精度降低的问题,运用实验法对单滚筒底盘测功机的测力系统、测速系统分别提出校准方法,利用惯性原理对基础惯量、寄生阻力和加载阻力分别进行测定。试验数据表明:测力系统最大偏差处的误差仅为0.02%,测速系统最大偏差<0.01%,测得的基础惯量值偏差小、稳定性高,测得的测功机寄生阻力最大偏差值仅为-1.41N,汽车在道路上的行驶阻力与校准后的底盘测功机上的行驶阻力的最大偏差均<5%,证明该校准方法精度高、可靠,为单滚筒底盘测功机的校准提供理论依据和参考价值。

基于转鼓试验的汽车传动效率的研究

在分析了汽车在道路和转鼓试验台上动力学的差异的基础上,建立了汽车在转鼓试验台上功率测量的模型。通过在整车状态下模拟道路试验和反拖试验,测量出汽车发动机功率曲线和汽车驱动轮功率曲线,从而求出汽车传动效率曲线。实验结果表明:此方法操作简便,可靠性高,可广泛应用于各类汽车动力性的检测。