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基于RGB-NIR滤波阵列的引入权重系数的加权引导滤波去马赛克方法
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作者 吴鑫 徐宝腾 +2 位作者 刘家林 周伟 杨西斌 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期40-50,共11页
针对RGB-NIR传感器多光谱成像技术中的去马赛克问题,提出了一种引入权重系数的加权引导滤波去马赛克算法。算法以残差插值为框架,引入加权引导滤波代替引导滤波,通过边缘感知权重因子实现对边缘的检测,提高引导滤波在边缘处的性能。算... 针对RGB-NIR传感器多光谱成像技术中的去马赛克问题,提出了一种引入权重系数的加权引导滤波去马赛克算法。算法以残差插值为框架,引入加权引导滤波代替引导滤波,通过边缘感知权重因子实现对边缘的检测,提高引导滤波在边缘处的性能。算法使用G通道图像作为引导图,首先进行G通道图像的插值,然后通过加权引导滤波的方法插值出R、B、NIR通道的图像。此外,为了解决在引导滤波中计算线性系数时采用简单的平均值的问题,引入权重系数,并通过加权平均的方式计算得到更准确的线性系数。在TokyoTech数据集以及实际器件上测试了该算法。在数据集的实验上,提出的算法比现有的高性能算法在彩色图像和红外图像上峰值信噪比分别高0.38 dB和0.88 dB;在实际器件实验中,不论是在红外光源打开还是关闭的情况下,所提出的算法在多个场景下表现出最低的平均NIQE指标。此外,在红外光源变动前后,提出的算法所得到的图像的平均NIQE变化也是最小的。实验结果表明,该算法的性能优于对比的算法,并且拥有更好的鲁棒性。 展开更多
关键词 RGB-nir 去马赛克 加权引导滤波 权重系数 鲁棒性
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基于双路AOTF-NIR的静态目标DoLP探测系统研究与设计
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作者 孙德刚 高天学 +4 位作者 葛宾 马安会 郝萍萍 赵兴娜 王志斌 《电子器件》 CAS 2024年第4期917-921,共5页
双路宽光谱AOTF-NIR器件在遥感偏振成像系统中得到广泛应用,系统采用双路AOTF-NIR及四路红外CCD相机相结合的方式来获取静态目标物光谱图像,通过上位机控制AOTF-NIR的入射角度及双路射频驱动频率实现900 nm~1 700 nm的DoLP光谱成像,同... 双路宽光谱AOTF-NIR器件在遥感偏振成像系统中得到广泛应用,系统采用双路AOTF-NIR及四路红外CCD相机相结合的方式来获取静态目标物光谱图像,通过上位机控制AOTF-NIR的入射角度及双路射频驱动频率实现900 nm~1 700 nm的DoLP光谱成像,同时从晶体阻抗匹配角度分析了双路AOTF-NIR宽带匹配新方法,给出了一种衍射效率峰值可达73%、光谱成像清晰度较高的带通型匹配网络。通过在1 120 nm的0°,45°,90°,135°衍射光强度与DoLP成像实验表明该系统可有效获取静态目标物在强度成像系统无法获得的结构特征等信息,可为近红外遥感成像与识别技术提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 双路AOTF-nir 偏振成像 宽带匹配 衍射效率
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复合垂直流人工湿地基质理化性质对nirS和nirK型反硝化菌多样性的影响
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作者 赵伟 朱四喜 +3 位作者 夏国栋 高宁 赵斌 王众 《水生态学杂志》 CSCD 北大核心 2024年第2期132-140,共9页
深入研究复合垂直流人工湿地基质理化性质及其对相关脱氮反硝化微生物的影响,可为解析人工湿地污水处理及提高脱氮效率提供理论依据。2020年12月采集贵州喀斯特地区复合垂直流人工湿地4口池(一级垂直流下行池、一级垂直流上行池、二级... 深入研究复合垂直流人工湿地基质理化性质及其对相关脱氮反硝化微生物的影响,可为解析人工湿地污水处理及提高脱氮效率提供理论依据。2020年12月采集贵州喀斯特地区复合垂直流人工湿地4口池(一级垂直流下行池、一级垂直流上行池、二级垂直流下行池、二级垂直流上行池)的基质样品,用Illumina高通量测序技术获得反硝化功能基因序列,分析其种群组成和多样性特征,并采用冗余分析揭示反硝化菌群落与基质理化性质之间的相关性。结果表明,复合垂直流人工湿地中4口池的基质理化性质存在显著差异;pH在4口池中均呈中性,溶解氧(DO)呈先下降后升高趋势,下行池的基质电导率(EC)均比上行池要高;总氮(TN)、总磷(TP)含量随着人工湿地梯级呈显著下降趋势,未出现厌氧现象;NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量在二级垂直流下行池中大量积累并达到峰值。在多样性分析中,nirS、nirK型反硝化菌丰度随着人工湿地梯级呈先降低后升高的趋势,多样性随人工湿地级数逐渐降低,且下行池丰度多样性显著高于上行池。基质中nirS型反硝化菌共5门9属,nirS型为6门14属,变形菌门是nirS、nirK型反硝化菌群的共同优势菌门,相对丰度为55.36%~65.72%、30.06%~45.66%。nirS、nirK型反硝化菌共有OTUs数分别为392、245,并与反硝化菌群OTUs数目趋势一致,从多角度表明nirS型反硝化菌群丰度明显高于nirK型,且共有OTUs占有率高达41.6%和41.7%,表明各级池中反硝化菌群相似度较高。冗余分析表明基质中nirS和nirK反硝化菌群的构建主要受pH、NH4+-N、DO、TP、TN影响,且nirS型对pH、nirK型对NH4+-N的响应更为强烈。 展开更多
关键词 nirS和nirK型 反硝化菌 Illumina高通量测序 冗余分析 复合垂直流人工湿地
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Near Infrared Spectroscopy (NIRS) Model-Based Prediction for Protein Content in Cowpea
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作者 Kavera Biradar Waltram Ravelombola +1 位作者 Aurora Manley Caroline Ruhl 《American Journal of Plant Sciences》 CAS 2024年第3期145-160,共16页
Cowpea (Vigna unguiculata L. Walp) is a multi-purpose legume with high quality protein for human consumption and livestock. The objective of this work was to develop near-infrared spectroscopy (NIRS) prediction models... Cowpea (Vigna unguiculata L. Walp) is a multi-purpose legume with high quality protein for human consumption and livestock. The objective of this work was to develop near-infrared spectroscopy (NIRS) prediction models to estimate protein content in cowpea. A total of 116 cowpea breeding lines with a wide range of protein contents (19.28 % to 32.04%) were selected to build the model using whole seed and ground seed samples. Partial least-squares discriminant analysis (PLS-DA) regression technique with different pre-treatments (derivatives, standard normal variate, and multiplicative scatter correction) were carried out to develop the protein prediction model. Results showed: 1) spectral plots of both the whole seed and ground seed showed higher spectral scatter at higher wavelengths (>1450 nm), 2) data pre-processing affects prediction accuracy for bot whole seed and ground seed samples, 3) prediction using ground seed samples (0.64 R<sup>2</sup> 0.85) is better than the whole seed (0.33 R<sup>2</sup> 0.78), and 4) the data pre-processing second derivative with standard normal variate has the best prediction (R<sup>2</sup>_whole seed = 0.78, R<sup>2</sup>_ground seed = 0.85). The results will be of interest in cowpea breeding programs aimed at improving total seed protein content. 展开更多
关键词 COWPEA GERMPLASM PROTEIN Near-Infrared Spectroscopy (nirS) Partial Least Squares (PLS)
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负载荧光分子的EVA乳胶用于NIR-Ⅱ指纹成像应用
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作者 郑金 孙鹏飞 程鹏 《广州化工》 CAS 2024年第12期48-50,共3页
NIR-Ⅱ荧光分子通常在固体状态下表现出聚集淬灭问题,严重阻碍了其在荧光传感领域的应用。本工作利用醋酸乙烯-乙烯共聚乳胶(EVA乳胶)聚合物易于改性的特点,采用共混干燥方法将NIR-Ⅱ荧光分子分散至EVA乳胶粉中,实现了其固态荧光抗淬灭... NIR-Ⅱ荧光分子通常在固体状态下表现出聚集淬灭问题,严重阻碍了其在荧光传感领域的应用。本工作利用醋酸乙烯-乙烯共聚乳胶(EVA乳胶)聚合物易于改性的特点,采用共混干燥方法将NIR-Ⅱ荧光分子分散至EVA乳胶粉中,实现了其固态荧光抗淬灭的目的。此外,制备的NIR-Ⅱ-EVA乳胶粉通过喷壶喷洒的方式实现了简便、快速的NIR-Ⅱ指纹荧光显影应用。本研究为NIR-Ⅱ荧光分子的固态发光性质调控提供了新的策略,并拓展了EVA乳胶在生物信息传感等领域的应用潜力。 展开更多
关键词 EVA乳胶粉 nir-Ⅱ荧光 光学性质 指纹成像
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基于CNN的废旧纺织品在线NIR高效识别与自动分选技术研究 被引量:3
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作者 李文霞 杜宇君 +4 位作者 王悦 刘正东 郑佳辉 杜文倩 王华平 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2139-2145,共7页
我国每年产生废旧纺织品超过2600多万吨,且随着经济的发展呈现逐年增多的趋势,而其再生利用率不足10%。废旧纺织品组分的多样性和结构的复杂性是影响其准确分类、快速回收和高附加值再利用的最大障碍。人工识别分选既费时费力又不准确,... 我国每年产生废旧纺织品超过2600多万吨,且随着经济的发展呈现逐年增多的趋势,而其再生利用率不足10%。废旧纺织品组分的多样性和结构的复杂性是影响其准确分类、快速回收和高附加值再利用的最大障碍。人工识别分选既费时费力又不准确,而近红外光谱分析技术可对其进行快速无损高效识别分选。在前期探究的最佳测试条件下,利用自主研制的“纤维制品在线近红外高效识别与分选装置”对聚酯、棉、毛、锦纶、真丝、粘胶、腈纶、聚酯/毛、聚酯/棉、聚酯/锦纶、真丝/棉混纺和“特殊类”共计12类1060个废旧纤维织物样本进行在线原始近红外光谱采集。基于采集的样本在线原始NIR谱图,利用卷积神经网络方法,依据输入的样本光谱数据及对应分类标签进行网络训练,建立了12类废旧纺织品在线NIR定性识别模型。对比一维、二维卷积神经网络模型,其二维模型较优,该模型是将901~2500 nm的一维数组归一化后转化为40×40像素的二维灰度图像,再交替进行多次卷积和池化来进行光谱特征的提取、压缩和数据降维。通过模型计算得到每类废旧纺织品样本的类别概率值,取其最大值作为该类织物的最终分类。本模型训练过程设置为500轮,每次取32个样本图像,学习率为0.001。训练后输出预先设定的12类织物标签,所建模型的内部训练准确率可达96.2%。为了验证模型的适用性,用232个未参与建模的织物样品进行预测检验,其识别正确率达96.6%。将该模型导入“纺织品在线主控程序”后,可对建模样本所涵盖的12类织物进行成分识别与自动分选,每个样品的识别和分选时间小于2 s。模型的建立和装置的应用为我国废旧纺织品的回收再利用提供了一种全新的分选技术和装备。 展开更多
关键词 废旧纺织品 在线近红外光谱 定性识别模型 卷积神经网络 自动分选
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NIRS-XRF联用的煤炭发热量高稳定检测 被引量:5
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作者 宋健超 张雷 +2 位作者 马维光 尹王保 贾锁堂 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期1880-1889,共10页
实时获知煤炭发热量对于及时调整电站锅炉风粉配比和提高煤炭燃烧效率具有重要意义,为了实现电力生产中发热量的稳定快速检测,提出了一种近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy, NIRS)与X射线荧光光谱(X-ray Fluorescence, XRF)联用的... 实时获知煤炭发热量对于及时调整电站锅炉风粉配比和提高煤炭燃烧效率具有重要意义,为了实现电力生产中发热量的稳定快速检测,提出了一种近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy, NIRS)与X射线荧光光谱(X-ray Fluorescence, XRF)联用的煤炭发热量高稳定检测方法,它结合了NIRS能高稳定检测煤中与发热量正相关的有机基团的优势与XRF能高稳定检测与发热量负相关的成灰元素的特点,大大提高了对煤炭发热量的测量重复性。在光谱预处理中,先将两套光谱融合作为偏最小二乘回归的输入变量进行全谱初步建模,依据回归系数选择NIRS光谱中的有效波段,再将它与XRF光谱中的成灰元素谱线一并融合进行归一化处理。建模时将预处理后的融合光谱数据作为输入变量,利用偏最小二乘回归对煤炭发热量进行建模。实验结果表明,NIRS-XRF联用方法对定标集煤样发热量预测的线性相关度系数(R^(2))为0.995,对验证集煤样发热量预测的最小均方根误差、平均相对误差和标准偏差分别为0.24 MJ/kg,0.61%和0.05 MJ/kg,测量重复性满足小于0.12 MJ/kg的国家标准。NIRS-XRF联用的煤炭发热量高稳定检测方法有望推广应用于火力发电、煤化工、冶金、水泥和焦化等“高碳”行业,助力我国按期实现碳中和目标。 展开更多
关键词 近红外光谱 X射线荧光光谱 光谱融合 煤炭发热量 高稳定检测
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NIRS快速测定管花肉苁蓉提取物中四种苯乙醇苷的含量 被引量:2
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作者 李洋 王宇 +4 位作者 布比阿加尔·哈依拉提 秦亚迪 姚军 刁娟娟 游林 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2023年第3期552-561,共10页
建立管花肉苁蓉提取物中四种苯乙醇苷(松果菊苷、管花苷A、毛蕊花糖苷、异毛蕊花糖苷)的近红外光谱定量分析模型,以快速评价管花肉苁蓉提取物的质量。以HPLC法测定管花肉苁蓉提取物中四种苯乙醇苷的含量作为参考值,采用近红外光谱法(NI... 建立管花肉苁蓉提取物中四种苯乙醇苷(松果菊苷、管花苷A、毛蕊花糖苷、异毛蕊花糖苷)的近红外光谱定量分析模型,以快速评价管花肉苁蓉提取物的质量。以HPLC法测定管花肉苁蓉提取物中四种苯乙醇苷的含量作为参考值,采用近红外光谱法(NIRS)结合偏最小二乘法(PLS)建立管花肉苁蓉提取物中四种苯乙醇苷成分的定量分析模型,并对模型进行验证。结果表明:松果菊苷、管花苷A、毛蕊花糖苷、异毛蕊花糖苷定量分析模型的最佳光谱预处理方法分别为:SNV+SG+FD、MSC+FD、SNV+SD、MSC+SD,校正相关系数(R2c)分别为0.9937、0.9945、0.9954、0.9948;预测相关系数(R2p)分别为0.9094、0.9222、0.8812、0.8529;校正均方根偏差(RMSEC)分别为0.3681、0.0376、0.1944、0.0524;预测均方根偏差(RMSEP)分别为1.426、0.1448、1.002、0.2821。近红外模型预测值与真实值(HPLC测定)无显著性差异。该方法操作简便、准确、分析速度快、无污染,可用于管花肉苁蓉提取物中四种苯乙醇苷含量的快速测定。 展开更多
关键词 nirS 管花肉苁蓉 苯乙醇苷 快速测定
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“赤霞珠”葡萄叶片缺磷胁迫的VIS/NIR光谱快速无损诊断方法
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作者 白雪冰 宋昌泽 +4 位作者 张倩玮 代斌秀 靳国杰 刘文政 陶永胜 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3719-3725,共7页
研究旨在明确“赤霞珠(Cabernet Sauvignon, Vitis Vinifera L.)”葡萄健康叶片和缺磷胁迫不同时期下的光谱信号特征变化,构建基于光谱技术的“赤霞珠”葡萄叶片缺磷胁迫快速无损诊断模型,为葡萄园病害防治与管理提供理论参考和技术支... 研究旨在明确“赤霞珠(Cabernet Sauvignon, Vitis Vinifera L.)”葡萄健康叶片和缺磷胁迫不同时期下的光谱信号特征变化,构建基于光谱技术的“赤霞珠”葡萄叶片缺磷胁迫快速无损诊断模型,为葡萄园病害防治与管理提供理论参考和技术支持。以酿酒葡萄“赤霞珠”葡萄叶片为研究对象,分别采集了正常、缺磷胁迫初期和末期葡萄叶的VIS/NIR反射率信息。对比Savitzky-Golay卷积平滑(S-G Smoothing)、移动平均平滑(MAS)、标准正态变换(SNV)和多元散射校正(MSC)4种预处理及组合方法对于去除葡萄叶光谱信号中随机噪声的能力,确定最佳预处理方法。采用连续投影法(SPA)筛选与“赤霞珠”葡萄叶缺磷胁迫相关的光谱特征变量,分别构建基于线性核函数(Linear)、多项式核函数(Poly)、径向基核函数(RBF)和二层神经网络核函数(Sigmoid)的支持向量机(SVM)模型,以灵敏度(SEN)和准确率(CCR)为依据评估模型诊断性能,形成基于VIS/NIR光谱的“赤霞珠”葡萄叶片缺磷胁迫快速无损诊断方法。S-G Smoothing预处理后的光谱信号的信噪比为110.58,以其为校正集构建的缺磷胁迫诊断模型最佳,因此确定其为最佳的预处理方法。采用主成分分析(PCA)计算样本光谱贡献率,以95%置信空间为依据检测数据集中的异常样本,最终发现并剔除了22的离群点。通过SPA筛选出402.6、 404.6、 409、 411.5、 539.4、 691.9、 729.9、 838.7、 1 011.9、 1 017.5和1 020.5 nm等11个反映“赤霞珠”葡萄叶缺磷胁迫的光谱特征波段,作为缺磷胁迫快速无损诊断模型的输入变量。通过对比分析上述4种核函数SVM的诊断结果,以Linear为核函数构建的“赤霞珠”葡萄叶缺磷胁迫诊断模型能力最佳,对正常叶片诊断的SEN为81.08%, CCR为100%;对缺磷胁迫早期叶片诊断的SEN为100%, CCR为84.78%;对缺磷胁迫末期叶片诊断的SEN为100%, CCR为100%。该研究建立了基于VIS/NIR光谱的“赤霞珠”葡萄叶片缺磷胁迫快速无损诊断方法,能够满足葡萄园病害防治与智能化管理的生产需求,为酿酒葡萄智慧农业发展提供了技术参考。 展开更多
关键词 酿酒葡萄 缺磷胁迫 可见光/近红外光谱 无损诊断 支持向量机
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基于Vis/NIR光谱传感的鲜食葡萄糖度检测系统
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作者 罗东杰 王勐 +1 位作者 张小栓 肖新清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2146-2152,共7页
糖度是影响鲜食葡萄品质与风味的关键因素,对其可溶性固形物SSC的检测具有切实需求。近年来,随着芯片级光谱传感器的生产技术趋于成熟,具有高精确性与稳定性的片上光谱传感器为可见/近红外检测技术开辟了新的途径。设计、搭建、测试了... 糖度是影响鲜食葡萄品质与风味的关键因素,对其可溶性固形物SSC的检测具有切实需求。近年来,随着芯片级光谱传感器的生产技术趋于成熟,具有高精确性与稳定性的片上光谱传感器为可见/近红外检测技术开辟了新的途径。设计、搭建、测试了一套体积小、易操作、低成本的用于鲜食葡萄糖度无损检测的光学系统。系统以两块搭载芯片级光谱分析技术的新一代可见/近红外光谱传感器AS7263(美国AMS半导体公司)为核心元件。每个AS7263传感器具有6个集成了纳米光干涉滤波器的数字光谱通道和一个可通过单芯片准确控制电流(1~100 mA)的LED光源。传感器光谱通道的中心波长范围610~860 nm;两个LED光源的中心波长分别为730和850 nm,半峰全宽(FWHM)为50 nm。首先,运用此原型在避光环境下采集276颗巨峰葡萄浆果的光谱信息;用手持式PAL-1糖度仪检测样本SSC(°Brix)并计算基于t分布的样本糖度真值SSC_(t):SSC_(t0.9)与SSC_(t 0.95)。其次,针对样本原始光谱数据,采用PCA提取主成分,根据得分因子分布,剔除了16个位于置信区间外的异常样本;进一步采用一阶导数First Derivative(FD)、归一化Normalization(0,1)与标准化Standardization(0,1)3种方式做数据预处理,求取样本在12个通道下的吸光度A或Kubelka-Munk函数值F(R)。针对可见/近红外光谱自变量之间具有多重相关性、光谱信息与糖度信息之间非线性相关的特点,建立PLS-BP神经网络糖度预测模型(自变量为吸光度A或F(R)值,因变量为SSC_(t))。结果显示,当t分布的置信概率为0.95、光谱预处理方式为Standardization(0,1)、光谱信息指标为吸光度A时所建立的预测模型精度最高:决定系数r_(p)^(2)为0.93、均方根误差RMSE_(P)为0.181、预测集偏差Bias为-0.01、残留预测偏差RPD为3.78,可认为模型具有较高精度与较好适应性对葡萄SSC做出预测。最后,结合实验结果,作了葡萄浆果SSC光谱检测原理的分子尺度分析:在各分子振动类型中,O—H键伸缩振动的3倍频、4倍频,O—H键剪式振动与伸缩振动3倍频、4倍频的合频,C=O键伸缩振动的8倍频、9倍频为可见/近红外光谱检测的有效振动频率。该研究为未来工业与消费领域在线质量检测设备的高精度化、便携化、低成本化提拱了技术参考。 展开更多
关键词 可见/近红外技术 鲜食葡萄 可溶性固形物 智能光谱传感器 BP神经网络 偏最小二乘法
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近红外光谱技术在食用菌品质检测方面的应用研究进展
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作者 王玉玲 王婧茹 +5 位作者 刘红 秦令祥 高愿军 周海旭 李波 何鸿举 《食品工业科技》 CAS 北大核心 2024年第1期359-367,共9页
食用菌是一类高蛋白、低脂肪且兼具药用价值的大型真菌,因其多营养、鲜风味、低热量、多功效等特点而成为餐桌上常备食材之一。随着消费理念不断转变,食用菌的高品质和高营养需求成为必然。近红外光谱(near-infrared spectroscopy,NIRS... 食用菌是一类高蛋白、低脂肪且兼具药用价值的大型真菌,因其多营养、鲜风味、低热量、多功效等特点而成为餐桌上常备食材之一。随着消费理念不断转变,食用菌的高品质和高营养需求成为必然。近红外光谱(near-infrared spectroscopy,NIRS)技术因其快捷、无损、多组分同时检测、绿色无污染等优点,被广泛应用于食用菌品质检测研究。本文全面归纳综述了近5年来NIRS技术结合化学计量学方法在食用菌理化组分、活性成分、品种鉴别、产地溯源、病原菌污染、掺假识别等及其他方面的研究及应用进展,同时提出了NIRS技术在食用菌品质检测应用方面的发展策略,以期为完善NIRS技术检测食用菌理论、研发专用食用菌检测设备提供方法参考和思路借鉴。 展开更多
关键词 近红外(nir) 化学计量学 食用菌 品质 检测
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Estimating the Texture of Purple Soils Using Vis-NIR Spectroscopy and Optimized Conversion Models
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作者 Baina Chen Jie Wei +2 位作者 Qiang Tang Yu Gou Chunhong Liu 《Agricultural Sciences》 CAS 2023年第2期202-218,共17页
Soil texture is an indicator of soil physical structure which delivers many ecological functions of soils such as thermal regime, plant growth, and soil quality. However, traditional methods for soil texture measureme... Soil texture is an indicator of soil physical structure which delivers many ecological functions of soils such as thermal regime, plant growth, and soil quality. However, traditional methods for soil texture measurement are time-consuming and labor-intensive. This study attempts to explore an indirect method for rapid estimating the texture of three subgroups of purple soils (i.e. calcareous, neutral, and acidic). 190 topsoil (0 - 10 cm) samples were collected from sloping croplands in Tongnan and Beibei Districts of Chongqing Municipality in China. Vis-NIR spectrum was measured and processed, and stepwise multiple linear regression (SMLR), partial least squares regression (PLSR), and back propagation neural network (BPNN) models were constructed to inform the soil texture. The clay fractions ranged from 4.40% to 27.12% while sand fractions ranged from 0.34% to 36.57%, hereby soil samples encompass three textural classes (i.e. silt, silt loam, and silty clay loam). For the original spectrum, the texture of calcareous and neutral purple soils was not significantly correlated with spectral reflectance and linear models (SMLR and PLSR) exhibited low prediction accuracy. The correlation coefficients and the goodness-of-fits between soil texture and the transformed spectra of all soil groups increased by continuum-removal (CR), first-order differential (R'), and second-order differential (R") transformations. Among them, the R" had the best performance in terms of improving the correlation coefficients and the goodness-of-fits. For the calcareous purple soil, the SMLR exceeds PLSR and BPNN with a higher coefficient of determination (R<sup>2</sup>) and the ratio of performance to inter-quartile distance (RPIQ) values and lower root mean square error of validation (RMSEV), but for the neutral and acidic purple soils, the PLSR model has a better prediction accuracy. In summary, the linear methods (SMLR and PLSR) are more reliable in estimating the texture of the three purple soil groups when using Vis-NIR spectroscopy inversion. 展开更多
关键词 Soil Texture Vis-nir Spectra Stepwise Multiple Linear Regression Partial Least Squares Regression Backpropagation Neural Network
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减氮对麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性的影响
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作者 白芳芳 乔冬梅 +4 位作者 李平 杜臻杰 陆红飞 郭魏 齐学斌 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1338-1349,共12页
探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照(CK),设置2个施氮量,分别为常规施氮量(纯氮300 kg·hm^(-2),N2)、减氮20%(纯氮240 kg·... 探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照(CK),设置2个施氮量,分别为常规施氮量(纯氮300 kg·hm^(-2),N2)、减氮20%(纯氮240 kg·hm^(-2),N1),提取土壤DNA,用nirS(细胞色素cd1-亚硝酸还原酶)、nirK(Cu-亚硝酸还原酶)引物扩增后采用MiSeq PE300测序技术,研究施氮量对麦玉轮作农田土壤性状及nirS、nirK反硝化细菌群落结构及多样性的影响。结果表明,3个处理nirS、nirK反硝化细菌α-多样性指数无显著差异,nirS反硝化细菌α-多样性高于nirK。减氮显著影响nirS、nirK反硝化细菌物种组成。减氮对nirS、nirK反硝化细菌门水平及nirK纲水平物种组成无显著影响,但显著降低了nirS反硝化细菌Deltaproteobacteria(δ-变形菌纲)相对丰度;减氮显著影响nirS、nirK属水平物种组成。硝态氮、速效磷、pH值是影响土壤nirS反硝化细菌属水平群落结构主要环境因子;pH值是影响土壤nirK反硝化细菌属水平群落结构的主要环境因子。研究表明,适量减氮不影响反硝化细菌α-多样性,但显著影响反硝化细菌属水平群落组成和群落结构,减氮主要是通过影响土壤性状及微生物群落结构进而影响农田土壤N2O排放。 展开更多
关键词 减氮 nirK nirS 反硝化细菌 麦玉轮作 多样性 群落结构
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近红外光谱结合化学计量学快速测定阿里红饮片中齿孔酸含量
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作者 谢玉玉 陈志慧 +1 位作者 侯雪玲 刘永强 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2981-2987,共7页
传统的阿里红中齿孔酸含量测定采用高效液相色谱法(HPLC),但该方法前处理复杂,操作繁琐。为了实现对中药阿里红饮片中齿孔酸含量的快速无损监测,尝试建立基于近红外光谱(NIR)的偏最小二乘(PLS)回归模型。用来预测阿里红中齿孔酸的含量,... 传统的阿里红中齿孔酸含量测定采用高效液相色谱法(HPLC),但该方法前处理复杂,操作繁琐。为了实现对中药阿里红饮片中齿孔酸含量的快速无损监测,尝试建立基于近红外光谱(NIR)的偏最小二乘(PLS)回归模型。用来预测阿里红中齿孔酸的含量,采用传统的HPLC方法对阿里红中的齿孔酸含量进行测定,其结果作为指标值。采集近红外数据后使用五种光谱变换方法对光谱数据进行预处理,即多元散射校正(MSC)、标准正态变化(SNV)、Savitzky-Golay平滑(7点)、一阶导数变换(FD)和二阶导数变换(SD)。通过竞争自适应重加权法(CARS)进行波长选择并对PLS模型进行优化,大大减少了光谱变量的数量,并显著提高了PLS模型的性能,尤其是SNV-CARS-PLS模型,仅占总光谱波长的5.53%,预测集的R2值为0.9823,预测均方根误差(RMSEP)值为0.1037%,残差预测偏差(RPD)值为5.34。通过t检验表明:该最优模型与传统HPLC法在预测阿里红中齿孔酸含量上没有显著差异。研究结果表明:近红外光谱结合竞争性自适应重加权算法对波长筛选后建立偏最小二乘回归模型对阿里红饮片中齿孔酸含量的无损检测可行。 展开更多
关键词 阿里红 齿孔酸 近红外 化学计量学 偏最小二乘法
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熟驴肉掺假近红外定性及定量检测
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作者 牛晓颖 牟晓晴 +2 位作者 孙杰 赵志磊 张春江 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1993-2001,共9页
驴肉风味绝佳、营养丰富,价格高昂且供应量低。驴肉火烧等熟驴肉中掺假马肉、骡子肉等其他肉类的问题亟待解决。为实现熟驴肉样品在不同掺假比例下的定性定量分析,以10%为梯度,分别制备驴肉含量为0%~100%的驴马掺假和驴骡掺假样品,并在4... 驴肉风味绝佳、营养丰富,价格高昂且供应量低。驴肉火烧等熟驴肉中掺假马肉、骡子肉等其他肉类的问题亟待解决。为实现熟驴肉样品在不同掺假比例下的定性定量分析,以10%为梯度,分别制备驴肉含量为0%~100%的驴马掺假和驴骡掺假样品,并在4000~12500 cm^(-1)光谱范围采集样品光谱。针对熟驴肉掺假问题,采用线性判别分析、支持向量机以及广义回归神经网络的方法结合平滑算法(5点、15点、25点)、多元散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)、基线校正(Baseline)、归一化和去趋势化(Detrend)等预处理方法建立了近红外鉴别模型。采用偏最小二乘回归(PLSR)、反向传播神经网络(BP)方法结合以上预处理方法分别对熟驴肉掺假样品建立定量模型检测驴肉含量。SNV预处理结合支持向量机对熟肉碎掺假样品鉴别模型结果较优,校正集和预测集判别正确率为98.70%和94.78%;Detrend预处理结合线性判别分析的熟肉糜掺假样品鉴别模型结果较优,校正集和预测集的判别正确率分别达到98.47%和96.23%。建立定量模型进行掺假样品中驴肉含量的检测,BP模型相较于PLSR模型均取得较好的结果,具有较高的决定系数(R^(2))、相对分析误差(RPD)和较低的均方根误差(RMSE)。对于熟肉碎掺假样品,驴骡掺假样品集在Detrend处理后的BP模型结果较好,交叉验证集以及预测集的R^(2)、RMSE、RPD分别为0.971、0.067、5.844,0.980、0.086、6.984;驴马掺假样品集在归一化预处理后BP模型结果较好,各项参数分别为0.997、0.032、18.026,0.982、0.089、7.454。对于熟肉糜掺假样品,经Detrend预处理的BP模型结果均较优,驴骡掺假样品最佳定量模型的参数分别为0.982、0.041、7.470,0.986、0.103、8.452;驴马掺假最佳模型参数分别为0.986、0.036、8.348,0.961、0.101、5.044。结果表明,近红外光谱结合不同的建模算法实现了不同比例掺假的熟驴肉样品快速无损检测和鉴别,能够用于此后熟驴肉掺假的定性、定量分析。 展开更多
关键词 熟驴肉 掺假 近红外光谱 定性定量
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近红外光谱联合化学计量学在柑橘类水果质量无损检测方面的最新研究及应用进展
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作者 李晋 张琛 +2 位作者 刘红 张伟清 何鸿举 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期367-379,共13页
柑橘类水果以其诱人的风味和高保健作用而备受消费者青睐。面对日益增长的市场份额,以及对口感、质量的双重需求,高品质柑橘类水果成为消费偏爱。快速检测技术的研发应用可为柑橘类水果的安全生产和消费保驾护航。近红外(near-infrared,... 柑橘类水果以其诱人的风味和高保健作用而备受消费者青睐。面对日益增长的市场份额,以及对口感、质量的双重需求,高品质柑橘类水果成为消费偏爱。快速检测技术的研发应用可为柑橘类水果的安全生产和消费保驾护航。近红外(near-infrared,NIR)光谱技术作为一种无损、便捷、高效的绿色检测技术,已被广泛用于水果质量检测研究。文章全面归纳综述了近5年来NIR光谱技术结合化学计量学在柑橘类水果内部成分、外部缺陷、活性物质、病害、品种、分类、产地等方面的检测研究及应用进展,阐明了NIR光谱技术在柑橘类水果质量检测应用方面的发展趋势并提出了相关建议,为完善光谱技术检测柑橘类水果理论和研发专用水果检测设备提供方法借鉴。 展开更多
关键词 近红外 光谱 柑橘 检测 品质
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近红外二区宽谱段光学成像系统设计
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作者 姜洋 赵东旭 +3 位作者 宋玺尧 顾奕琦 邢妍 郑博 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期2744-2751,共8页
针对近红外二区活体小动物荧光成像需求,解决宽谱段内多种波长同时复用问题,研究成像镜组的光学设计方法。以像差校正为设计出发点通过像差曲线的判读逐步迭代镜组结构;通过合理的光焦度分配加大后工作距离;通过玻璃材料选择优化兼顾宽... 针对近红外二区活体小动物荧光成像需求,解决宽谱段内多种波长同时复用问题,研究成像镜组的光学设计方法。以像差校正为设计出发点通过像差曲线的判读逐步迭代镜组结构;通过合理的光焦度分配加大后工作距离;通过玻璃材料选择优化兼顾宽谱段色差控制与能量透过率。最终获得光学系统焦距为40mm的光学结构,在工作距离范围内(200~600 mm),近红外二区波段(0.9~2.3μm)均可保证MTF>0.6@34 lp/mm,RMS点斑尺寸小于像元尺寸15μm,全视场畸变小于1%。经分辨率靶标实拍测试能够达到50μm的分辨能力。该光学设计方案提供了一种全玻璃球面透镜的解决方案,可以满足低探测阈值高质量活体小动物荧光成像需求。 展开更多
关键词 近红外二区活体成像 光学设计 像差曲线 焦外散斑
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基于可见-近红外光谱技术的果蔬品质检测方法
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作者 韩亚芬 吴尘萱 +4 位作者 吴海华 吕程序 何亚凯 杨葆华 苑严伟 《农业工程》 2024年第1期95-101,共7页
可见-近红外光谱技术利用波长在380~2 500 nm的电磁波获取果蔬中有机分子含氢基团的特征信息,根据样品对不同波长光的吸收信息,实现果蔬的外部、内部缺陷及营养成分定性、定量分析,是目前主流的果蔬内外部品质快速无损检测技术。综述了... 可见-近红外光谱技术利用波长在380~2 500 nm的电磁波获取果蔬中有机分子含氢基团的特征信息,根据样品对不同波长光的吸收信息,实现果蔬的外部、内部缺陷及营养成分定性、定量分析,是目前主流的果蔬内外部品质快速无损检测技术。综述了目前基于吸光度谱和能量谱对果蔬营养物质含量定量分析及缺陷定性分析,所使用的检测模型和变量筛选模型及其检测准确性,为相关研究人员选择高效准确的检测模型提供技术支撑。 展开更多
关键词 可见-近红外光谱 果蔬品质检测 能量谱 吸光度谱 变量优化
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基于近红外光谱技术的六大茶类快速识别 被引量:4
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作者 张灵枝 黄艳 +2 位作者 于英杰 林刚 孙威江 《食品与生物技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期48-59,共12页
为构建高质量的六大茶类识别模型,本研究中收集了370份样品,通过采集其近红外光谱(near-infrared spectroscopy,NIRS),结合光谱预处理、特征提取以及数据挖掘分类器算法,建立六大茶类快速识别模型。结果表明:1)支持向量机(support vecto... 为构建高质量的六大茶类识别模型,本研究中收集了370份样品,通过采集其近红外光谱(near-infrared spectroscopy,NIRS),结合光谱预处理、特征提取以及数据挖掘分类器算法,建立六大茶类快速识别模型。结果表明:1)支持向量机(support vector machine,SVM)与随机森林(random forest,RF)分类器皆适于六大茶类快速识别模型的构建;2)SVM分类器更适于结合原始光谱(original spectrum,OS)建模,预处理易使基于该分类器建立的模型鉴别性能减弱;3)随机森林(RF)分类器更适用于预处理后光谱建模,所得模型较OS模型在识别正确率(recognition accuracy,RA)及受试者工作特征曲线下面积(area under the curve,AUC)均得到明显提升;4)特征提取中线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)算法表现最好,所得模型的RA较OS模型明显提升,其中最佳模型OS-LDA-SVM的RA为100.00%,AUC为1.00,识别正确率高、泛化能力强、模型性能优异,可产业化应用。综上所述,近红外光谱结合预处理、特征提取算法及分类器建立模型,进行六大茶类识别的可行性强,模型的识别正确率高、性能优异,可为茶叶贸易的茶类快速识别提供科学、准确、高效的技术支撑,为国际茶类识别模型的产业化应用奠定基础。 展开更多
关键词 近红外光谱 茶类识别 支持向量机 随机森林 线性判别分析
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近红外光谱法快速测定晒青毛茶三种儿茶素组分含量 被引量:2
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作者 李鑫 沈晓君 +2 位作者 王媛媛 刘蕊 闫刚 《现代食品科技》 CAS 北大核心 2024年第3期326-332,共7页
为了实现晒青毛茶儿茶素含量的快速检测,该研究利用高效液相色谱技术(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)测定了50份晒青毛茶样品中的表没食子茶素没食子酸酯(Epigallocatechin Gallate,EGCG)、表没食子儿茶素(Epigallocatec... 为了实现晒青毛茶儿茶素含量的快速检测,该研究利用高效液相色谱技术(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)测定了50份晒青毛茶样品中的表没食子茶素没食子酸酯(Epigallocatechin Gallate,EGCG)、表没食子儿茶素(Epigallocatechin,EGC)、没食子酸(Gallic Acid,GA)三种儿茶素单体含量,结合样品的近红外光谱,分别建立了晒青毛茶三种儿茶素单体含量的偏最小二乘法(Partial Least Squares,PLS)模型,并对模型进行验证。实验结果表明,基于EGCG、EGC、GA含量所建立近红外模型的决定系数(Coefficient of Determination,R2)分别为99.99%、99.99%、99.92%;校正标准差(Root Mean Square Error of Calibration,RMSEC)分别为0.17、0.15、0.10;相对标准差(Relative Standard Deviation,RSD)分别为0.19%、0.27%、0.56%;外部验证的结果显示,三种儿茶素单体含量模型的预测值与真实值的平均绝对误差分别为0.13、0.12、0.07;平均相对误差分别为0.17、0.25、0.45。实验结果表明,该研究建立的近红外分析模型具有较高的预测准确度和稳定性,在快速检测晒青毛茶儿茶素方面具有潜在应用价值。 展开更多
关键词 晒青毛茶 近红外光谱 儿茶素
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