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Hyperparameter Optimization for Capsule Network Based Modified Hybrid Rice Optimization Algorithm
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作者 Zhiwei Ye Ziqian Fang +4 位作者 Zhina Song Haigang Sui Chunyan Yan Wen Zhou Mingwei Wang 《Intelligent Automation & Soft Computing》 SCIE 2023年第8期2019-2035,共17页
Hyperparameters play a vital impact in the performance of most machine learning algorithms.It is a challenge for traditional methods to con-figure hyperparameters of the capsule network to obtain high-performance manu... Hyperparameters play a vital impact in the performance of most machine learning algorithms.It is a challenge for traditional methods to con-figure hyperparameters of the capsule network to obtain high-performance manually.Some swarm intelligence or evolutionary computation algorithms have been effectively employed to seek optimal hyperparameters as a com-binatorial optimization problem.However,these algorithms are prone to get trapped in the local optimal solution as random search strategies are adopted.The inspiration for the hybrid rice optimization(HRO)algorithm is from the breeding technology of three-line hybrid rice in China,which has the advantages of easy implementation,less parameters and fast convergence.In the paper,genetic search is combined with the hybrid rice optimization algorithm(GHRO)and employed to obtain the optimal hyperparameter of the capsule network automatically,that is,a probability search technique and a hybridization strategy belong with the primary HRO.Thirteen benchmark functions are used to evaluate the performance of GHRO.Furthermore,the MNIST,Chest X-Ray(pneumonia),and Chest X-Ray(COVID-19&pneumonia)datasets are also utilized to evaluate the capsule network learnt by GHRO.The experimental results show that GHRO is an effective method for optimizing the hyperparameters of the capsule network,which is able to boost the performance of the capsule network on image classification. 展开更多
关键词 Hyperparameter optimization hybrid rice optimization algorithm genetic algorithm capsule network image classification
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Improved algorithm of atmospheric refraction error in Longley-Rice channel model 被引量:2
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作者 Wang Zuliang Zheng Mao +1 位作者 Wang Juan Zheng Linhua 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2008年第4期683-687,共5页
Longley-Rice channel model modifies the atmospheric refraction by the equivalent earth radius method, which is simple calculation but is not accurate. As it only uses the horizontal difference, but does not make use o... Longley-Rice channel model modifies the atmospheric refraction by the equivalent earth radius method, which is simple calculation but is not accurate. As it only uses the horizontal difference, but does not make use of the vertical section information, it does not agree with the actual propagation path. The atmospheric refraction error correction method of the Longley-Rice channel model has been improved. The improved method makes use of the vertical section information sufficiently and maps the distance between the receiver and transmitter to the radio wave propagation distance, It can exactly reflect the infection of propagation distance for the radio wave propagation loss. It is predicted to be more close to the experimental results by simulation in comparison with the measured data. The effectiveness of improved methods is proved by simulation. 展开更多
关键词 radio wave propagation atmospheric refraction error correction algorithm improvement Longley- rice model.
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基于AquaCrop模型的水稻多目标灌溉制度优化研究 被引量:1
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作者 马超 吴天傲 +2 位作者 章伟忠 李江 缴锡云 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 2024年第1期9-16,共8页
【目的】优化现有水稻灌溉制度,节约灌溉用水量,减少稻田氮磷流失量以降低面源污染风险。【方法】构建了基于AquaCrop模型和NSGA-Ⅱ算法的水稻灌溉制度模拟优化模型,利用水稻田间试验数据,开展以产量最大、氮磷流失量最小、灌水次数最少... 【目的】优化现有水稻灌溉制度,节约灌溉用水量,减少稻田氮磷流失量以降低面源污染风险。【方法】构建了基于AquaCrop模型和NSGA-Ⅱ算法的水稻灌溉制度模拟优化模型,利用水稻田间试验数据,开展以产量最大、氮磷流失量最小、灌水次数最少的3种目标组合(产量-氮磷流失量(Y-TNP)、产量-灌水次数(Y-N)、产量-氮磷流失量-灌水次数(Y-TNP-N))下的灌溉制度优化模型研究,提出适应不同生育期降水年型的稳产-控污-提效灌溉制度。【结果】(1)与常规灌溉相比,Y-TNP灌溉制度优化水稻产量下降2.14%,氮磷流失量减少23.09%;Y-N灌溉制度优化水稻产量下降1.76%,灌水次数减少53%;Y-TNP-N灌溉制度优化水稻产量下降2.64%,氮磷流失量减少22.83%,灌水次数减少2次。(2)不同典型年以Y-TNP-N为目标优化的稳产-控污-提效灌溉制度水稻产量介于7.74~7.78 t/hm^(2),同时大幅度减少灌水量进而降低氮磷流失量。【结论】AquaCrop模型可模拟试验区水稻的生长发育过程,本文构建的模拟-优化耦合模型可用于优化不同生育期降水年型下稳产-控污-提效的灌溉制度。 展开更多
关键词 水稻 灌溉制度 AquaCrop模型 NSGA-Ⅱ优化算法 面源污染
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基于数值分析算法的智能插秧机作业优化研究
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作者 苏军英 《农机化研究》 北大核心 2024年第10期43-47,共5页
为进一步提升我国智能插秧机的综合作业效率,基于数值分析算法理念展开核心控制与机构的优化研究。从整机的主体结构组成入手,结合插秧作业的功能实现,建立核心算法的插秧设计架构,并进行硬件功能分配及计算动作指令下的控制布置。整机... 为进一步提升我国智能插秧机的综合作业效率,基于数值分析算法理念展开核心控制与机构的优化研究。从整机的主体结构组成入手,结合插秧作业的功能实现,建立核心算法的插秧设计架构,并进行硬件功能分配及计算动作指令下的控制布置。整机作业试验表明:数值分析算法下的智能插秧机各组件及模块作业执行良好,优化效果显著;在满足深度合格率与插秧合格率的基础上,整机秧苗漏插率可降低至4.01%,秧苗直立度提升至90.52%,综合作业效率相对提升至95.15%,是数值算法精准性与科学性的最佳体现;整机得到合理配置,对于智能插秧装备的深度优化具有参考价值。 展开更多
关键词 智能插秧机 数值分析算法 插秧合格率 秧苗漏插率
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空谱联合预测高光谱图像无损压缩rice算法 被引量:11
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作者 陈永红 史泽林 +1 位作者 赵怀慈 李德强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期105-110,共6页
针对rice算法低维预测不能有效降低高光谱数据冗余问题,提出基于空谱联合预测的低复杂度rice算法,应用于高光谱图像无损压缩。根据高光谱图像三维数据特征建立三维预测模型,利用相邻波段谱间相关系数进行联合预测系数分配,有效地减少了... 针对rice算法低维预测不能有效降低高光谱数据冗余问题,提出基于空谱联合预测的低复杂度rice算法,应用于高光谱图像无损压缩。根据高光谱图像三维数据特征建立三维预测模型,利用相邻波段谱间相关系数进行联合预测系数分配,有效地减少了高光谱图像空间和谱间冗余。提出基于预测误差均值的最优编码参数选择算法,计算复杂度由O(N)降为O(1)。实验结果表明,本文方法提高无损压缩比5%~40%,编码时间较经典rice算法缩短了4%以上,有利于实时处理和工程实现。 展开更多
关键词 空谱联合预测 rice算法 高光谱图像 无损压缩 最优编码参数选择
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基于改进YOLOv5算法的水稻病害识别研究
6
作者 周思捷 刘天奇 陈天华 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第8期246-253,共8页
针对传统深度学习算法难以在复杂环境下准确且高效地识别水稻病害问题,提出一种改进的YOLOv5算法,对水稻常见的白叶枯病、稻瘟病、东格鲁病和褐斑病的病斑进行检测。在原YOLOv5算法上结合混合域注意力机制进行特征校正,提高模型对水稻... 针对传统深度学习算法难以在复杂环境下准确且高效地识别水稻病害问题,提出一种改进的YOLOv5算法,对水稻常见的白叶枯病、稻瘟病、东格鲁病和褐斑病的病斑进行检测。在原YOLOv5算法上结合混合域注意力机制进行特征校正,提高模型对水稻叶片和病斑位置信息的定位能力。在损失函数部分将原CIoU_loss更换为SIoU_loss,弥补CIoU_loss未关注边界框和真实框角度偏移的问题。选用Soft-NMS筛选预测框,缓和传统NMS因不同病斑重叠区域过大而发生预测框误删造成的漏检情况。在消融试验中,改进算法在水稻病害识别任务中mAP达到0.884,比原YOLOv5算法提升2.9个百分点,在针对褐斑病病斑的识别上提升较大。证明改进的YOLOv5算法在水稻病害识别任务中的有效性。 展开更多
关键词 水稻病害 YOLOv5算法 注意力机制 目标检测
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基于深度学习的宣纸缺陷识别软件设计
7
作者 张志强 谢勇 《造纸科学与技术》 2024年第1期98-101,共4页
作为我国优秀文化遗产书法与国画的主要载体,宣纸需始终保持较高质量,最大程度上避免缺陷以影响外观与使用,这就要求造纸企业必须高度重视宣纸缺陷识别与检测,以机器识别软件替代人工识别检测,并引进合适的识别算法。提出了基于深度学... 作为我国优秀文化遗产书法与国画的主要载体,宣纸需始终保持较高质量,最大程度上避免缺陷以影响外观与使用,这就要求造纸企业必须高度重视宣纸缺陷识别与检测,以机器识别软件替代人工识别检测,并引进合适的识别算法。提出了基于深度学习之卷积神经网络的宣纸缺陷识别算法,且由此进行了宣纸缺陷识别软件设计。结果发现,此软件不仅运行速度快,识别率高,而且识别分类准确率可达98.93%,可完全贡献于宣纸质量提高,值得广泛推广与应用。 展开更多
关键词 深度学习 卷积神经网络算法 宣纸缺陷 缺陷识别 软件设计
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激光诱导击穿光谱技术对水稻产地识别研究
8
作者 宋少忠 符少燕 +3 位作者 刘园园 齐春艳 李景鹏 高勋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1553-1558,共6页
水稻是中国主要粮食作物,而水稻品质与其生长的外部环境如土壤特性、气候、日照时间和灌溉水等环境息息相关,高品质水稻的产地区域面积有一定地域限制,因此水稻可看成为是一个明显的地理标志物。市场常出现一些假冒或者贴牌的知名优质... 水稻是中国主要粮食作物,而水稻品质与其生长的外部环境如土壤特性、气候、日照时间和灌溉水等环境息息相关,高品质水稻的产地区域面积有一定地域限制,因此水稻可看成为是一个明显的地理标志物。市场常出现一些假冒或者贴牌的知名优质水稻出售,损害了水稻品牌,降低了消费者的水稻品质保障,并且扰乱了市场稳定性,因此对于水稻产地快速识别技术的需求十分迫切。利用LIBS结合机器学习算法,对吉林省5个产地(大安、公主岭、前郭、松原、洮儿河)的水稻进行产地识别,建立了主成分分析(PCA)算法分别结合Bagged Trees、Weighted KNN、Quadratic SVM和Coarse Gaussian SVM共四种机器学习算法的水稻产地识别模型。实验选取了5个水稻产地共450组在200~900 nm的LIBS数据,对水稻LIBS光谱数据采用卷积平滑(S-G平滑)进行降噪和特征谱线归一化预处理,对水稻LIBS光谱数据进行主成分分析,实现了水稻产地具有较好的聚类空间集群分布,但部分水稻产地存在空间重叠。采用5倍交叉验证,采用PCA-Bagged Trees、PCA-Weighted KNN、PCA-Quadratic SVM和PCA-Coarse Gaussian SVM共四种机器学习模型,水稻产地的识别精度均达到91.8%以上,并且PCA-Quadratic SVM模型的识别精度高达97.3%。结果表明结合LIBS技术和机器学习算法能够高精度和高效率实现水稻产地的识别。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 机器学习算法 水稻产地识别 识别精度
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基于计算机网络算法的智能插秧机控制优化
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作者 符志军 王景景 《农机化研究》 北大核心 2024年第4期78-82,共5页
针对我国插秧机的智能化和自动化控制水平较低的问题,基于计算机网络算法对智能插秧机控制进行了优化。智能插秧机的控制系统主要组成包括单片机、视觉导航装置、自动转向装置、挡位和油门、数据采集系统、通讯装置及发动机等。为了使... 针对我国插秧机的智能化和自动化控制水平较低的问题,基于计算机网络算法对智能插秧机控制进行了优化。智能插秧机的控制系统主要组成包括单片机、视觉导航装置、自动转向装置、挡位和油门、数据采集系统、通讯装置及发动机等。为了使插秧机能够进行自动导航,首先将插秧机抽象为数学模型,再按照模糊算法和纯追踪算法结合的控制算法对前轮转角求解,使插秧机能够按照预设路径行驶。为了验证该智能插秧机的控制性能,对其进行自动导航控制试验,表明插秧机可以进行有效的自动导航。 展开更多
关键词 智能插秧机 计算机网络算法 控制优化 自动导航 模糊算法 追踪算法
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基于FPGA的并行RICE解码技术研究与实现 被引量:1
10
作者 陶文泽 韦宏卫 张洪群 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2017年第6期1118-1125,共8页
RICE算法在无损压缩系统有着广泛的应用。由于RICE算法采用了变长的自适应熵编码,因此在解码时需要对压缩流进行逐位判断和解析,这给高速解压缩的实现带来了困难。现有的RICE解码实现在解码速度和通用性上都不理想。针对RICE算法中自适... RICE算法在无损压缩系统有着广泛的应用。由于RICE算法采用了变长的自适应熵编码,因此在解码时需要对压缩流进行逐位判断和解析,这给高速解压缩的实现带来了困难。现有的RICE解码实现在解码速度和通用性上都不理想。针对RICE算法中自适应熵编码的特点,设计了一种基于有限状态机和查找表的并行RICE解码结构,可在FPGA上完成8比特宽度的并行解码,解码速度最高可达176 MB/s;同时,该解码结构适用于编码参数k变化的情况,具有很强的通用性。 展开更多
关键词 无损解压缩 rice算法 自适应熵编码 FPGA
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高光谱技术结合改进LSSVM的大米脂肪酸检测方法
11
作者 付娟娟 陈春茹 +1 位作者 黄珍琳 孙峰 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2024年第2期57-62,共6页
目的:解决食品企业现有大米品质检测方法存在的准确性低和效率差等问题。方法:基于高光谱数据采集系统,提出一种结合改进细菌觅食算法和最小二乘支持向量机的贮藏大米品质快速无损检测方法。通过改进的细菌觅食算法对最小二乘支持向量... 目的:解决食品企业现有大米品质检测方法存在的准确性低和效率差等问题。方法:基于高光谱数据采集系统,提出一种结合改进细菌觅食算法和最小二乘支持向量机的贮藏大米品质快速无损检测方法。通过改进的细菌觅食算法对最小二乘支持向量机超参数(正则化参数和核参数)进行寻优,实现贮藏大米品质的快速无损检测。通过试验分析其性能。结果:所提方法可以实现贮藏大米脂肪酸含量的快速无损检测,决定系数为0.940 5,均方根误差为0.543 5,平均检测时间为1.12 s。结论:所提检测方法具有较高的检测性能,可用于大米品质的鉴别与检测。 展开更多
关键词 大米 脂肪酸 高光谱数据 细菌觅食算法 最小二乘支持向量机 快速无损检测
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Rice信道下LDPC码密度进化的研究 被引量:3
12
作者 徐华 徐澄圻 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第10期1831-1836,共6页
应用低密度奇偶校验(LDPC)码译码消息的密度进化可以得到码集的噪声门限,依此评价不同译码算法的性能,并可以用来优化非正则LDPC码的次数分布对。该文首先以Rice信道下正则LDPC码为例,讨论了不同量化阶数及步长时BP,BP-based和offsetBP-... 应用低密度奇偶校验(LDPC)码译码消息的密度进化可以得到码集的噪声门限,依此评价不同译码算法的性能,并可以用来优化非正则LDPC码的次数分布对。该文首先以Rice信道下正则LDPC码为例,讨论了不同量化阶数及步长时BP,BP-based和offsetBP-based3种译码算法的DDE(DiscreteDensityEvolution)分析,接着在offsetBP-based译码算法的DDE分析基础上,采用差分进化方法对Rice信道下非正则LDPC码的次数分布对进行了优化,得出了相应的噪声门限。最后,给出了Rice信道下码率为1/2的优化非正则LDPC码的概率聚集函数PMF进化曲线。 展开更多
关键词 LDPC码 rice信道 先验密度 OFFSET BP-based译码算法 离散密度进化
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基于决策树的水稻病虫害发生程度预测模型——以芜湖市为例
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作者 付伟 祝玉青 +1 位作者 司红君 邹莹瑾 《气象研究与应用》 2024年第1期102-107,共6页
利用芜湖市1988—2022年7种水稻病虫害发生及种植面积数据,国家气候中心逐月大气环流和海温指数,基于C5.0决策树算法,构建一种以大气环流和海温指数作为预报因子的水稻病虫害发生程度的长期预测模型。结果表明,该模型可较好地预测未来... 利用芜湖市1988—2022年7种水稻病虫害发生及种植面积数据,国家气候中心逐月大气环流和海温指数,基于C5.0决策树算法,构建一种以大气环流和海温指数作为预报因子的水稻病虫害发生程度的长期预测模型。结果表明,该模型可较好地预测未来一年芜湖市各种水稻病虫害发生程度,2022年7种病虫害发生程度预测准确率平均为85.7%,为水稻病虫害发生程度的预测提供一种有效的实用方法。 展开更多
关键词 C5.0决策树算法 水稻病虫害发生程度 预测模型 大气环流和海温指数
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基于无人机高光谱遥感的水稻氮营养诊断方法 被引量:5
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作者 许童羽 白驹驰 +2 位作者 郭忠辉 金忠煜 于丰华 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期189-197,222,共10页
氮亏缺量能够直接反映作物氮营养缺失程度,快速、大面积获取水稻氮亏缺量信息对实现水稻精准施肥具有重要意义。而现有的研究大都集中于利用无人机遥感监测水稻氮营养情况,对氮亏缺量本身的研究较少。本研究基于无人机高光谱遥感获取冠... 氮亏缺量能够直接反映作物氮营养缺失程度,快速、大面积获取水稻氮亏缺量信息对实现水稻精准施肥具有重要意义。而现有的研究大都集中于利用无人机遥感监测水稻氮营养情况,对氮亏缺量本身的研究较少。本研究基于无人机高光谱遥感获取冠层光谱数据、通过田间采样获取水稻农学数据,研究东北地区水稻临界氮浓度曲线构建方法,在此基础上确定水稻氮亏缺量;以氮亏缺量约等于0状态下光谱为标准光谱,分别对光谱反射率进行比值、差值、归一化差值变换,通过竞争性自适应重加权采样法对原始光谱反射率与变换后光谱反射率进行特征波长提取,并以二者提取的特征波长为输入变量,氮亏缺量为输出变量,分别构建基于多元线性回归、极限学习机与蝙蝠算法优化极限学习机3种算法的水稻氮亏缺量反演模型。结果表明:基于田间数据构建东北地区水稻临界氮浓度曲线方程系数a、b分别为2.026与-0.460 3,和以往研究基本一致;相比其余变换方法,对水稻冠层光谱进行归一化差值变换与特征波长提取显著提高了冠层光谱反射率与水稻氮亏缺量的相关性,也提高了后续反演模型的反演结果;以归一化差值光谱为输入的蝙蝠算法优化极限学习机反演模型预测效果显著优于其余模型,验证集R^(2)为0.830 6,RMSE为0.814 1 kg/hm^(2),具有较好的氮亏缺量估测效果。 展开更多
关键词 水稻 无人机遥感 高光谱 氮亏缺量 蝙蝠算法优化 极限学习机
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基于混合粒子群算法的水稻穴直播机路径规划研究 被引量:2
15
作者 高美真 《农机化研究》 北大核心 2023年第7期19-23,共5页
介绍了粒子群算法和混合粒子群算法原理,并对水稻穴直播机全覆盖路径规划进行了分析,基于混合粒子群算法实现了水稻穴直播机路径规划算法。实际测试试验表明:水稻穴直播机在经过直线和转向路径规划后,对整个作业可以进行全覆盖路径规划... 介绍了粒子群算法和混合粒子群算法原理,并对水稻穴直播机全覆盖路径规划进行了分析,基于混合粒子群算法实现了水稻穴直播机路径规划算法。实际测试试验表明:水稻穴直播机在经过直线和转向路径规划后,对整个作业可以进行全覆盖路径规划,并对障碍物进行了避障规划处理,证实了系统算法的可靠性和可行性。 展开更多
关键词 水稻穴直播机 混合粒子群算法 路径规划 避障规划
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MI-PSO-RBF算法在稻谷存储品质预测的应用研究 被引量:1
16
作者 郭利进 惠培奇 许瑞伟 《中国粮油学报》 CSCD 北大核心 2023年第8期21-26,共6页
粮食存储安全是关系粮食安全的重要因素,稻谷作为我国主要粮食作物其存储安全尤为重要。针对稻谷存储质量检测不方便等缺点,利用径向基神经网络(RBF)根据粮食实际存储的环境因素构建稻谷脂肪酸含量的预测模型。首先为避免数据维度过大... 粮食存储安全是关系粮食安全的重要因素,稻谷作为我国主要粮食作物其存储安全尤为重要。针对稻谷存储质量检测不方便等缺点,利用径向基神经网络(RBF)根据粮食实际存储的环境因素构建稻谷脂肪酸含量的预测模型。首先为避免数据维度过大使模型精度降低,利用互信息法则(MI)进行环境变量的特征提取,选取温度、湿度等6种影响较大的环境因素;然后根据RBF神经网络参数难以确定的缺点,采用改进的粒子群算法(PSO)进行寻优;同时改变粒子群的学习因子和权重系数的确定方式,使PSO算法在前期全局全面搜索并在后期易于跳出局部最优。通过实际数据进行模型验证,与传统RBF模型和PSO-RBF模型相比,构建的存储环境-存储品质DPSO-RBF预测模型精度提高。 展开更多
关键词 径向基神经网络 粒子群算法 互信息法则 稻谷储存品质 预测模型
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基于PSO-GA-BP神经网络的大米水分含量预测 被引量:2
17
作者 黄艳雁 姚健 《粮食与饲料工业》 CAS 2023年第3期56-60,共5页
为保障大米质量安全,提出一种基于BP神经网络的大米品质检测方法。方法以大米水分含量作为大米品质指标,通过结合粒子群优化算法(PSO)和遗传算法(GA)优化BP神经网络的阈值和权值,实现了BP神经网络的改进,提高BP神经网络的收敛速度,解决B... 为保障大米质量安全,提出一种基于BP神经网络的大米品质检测方法。方法以大米水分含量作为大米品质指标,通过结合粒子群优化算法(PSO)和遗传算法(GA)优化BP神经网络的阈值和权值,实现了BP神经网络的改进,提高BP神经网络的收敛速度,解决BP神经网络容易陷入局部最优的问题。然后,将改进的BP神经网络应用于大米水分含量预测中,实现了大米水分含量的准确预测。仿真结果表明,所提的改进BP神经网络模型相较于标准BP神经网络模型和LSTM-BP神经网络模型,在预测集和验证集上的均方根误差更小,分别为0.007和0.005,其大米水分含量预测值与真实值接近,可准确检测大米水分含量,为大米品质检测奠定了理论基础。 展开更多
关键词 大米品质检测 BP神经网络 高光谱图像 粒子群优化算法 遗传算法
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北方寒地水稻叶片磷素含量高光谱反演方法研究
18
作者 杨柳 郭忠辉 +3 位作者 金忠煜 白驹驰 于丰华 许童羽 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1442-1449,共8页
为了快速、准确的检测北方寒地水稻叶片的磷素含量,分析水稻的长势情况,为精准施肥以及稻田的科学管理提供依据,以北方寒地水稻为研究对象,以小区实验为基础,使用海洋光学HR 2000+光谱仪获取水稻叶片高光谱反射率数据,采用钒钼黄比色法... 为了快速、准确的检测北方寒地水稻叶片的磷素含量,分析水稻的长势情况,为精准施肥以及稻田的科学管理提供依据,以北方寒地水稻为研究对象,以小区实验为基础,使用海洋光学HR 2000+光谱仪获取水稻叶片高光谱反射率数据,采用钒钼黄比色法对水稻叶片磷素含量进行测定。采用SG平滑与多元散射校正(MSC)两种方法对水稻叶片高光谱数据进行预处理,并将预处理后的光谱数据使用连续投影法(SPA)与无信息变量消除法(UVE)两种算法进行特征选择。采用SPA算法筛选得到的特征共有11个,其中位于可见光波段处的有6个,分别为411、 420、 428、 442、 467和689 nm;近红外波段处有5个,分别为797、 850、 866、 965和976 nm;UVE算法筛选得到的特征共47个,均位于可见光波段范围内,分布在405~603 nm之间。分别将这两种方法筛选出的特征波段的反射率作为输入,构建极限学习机(ELM), BP神经网络以及狼群算法优化的BP神经网络(WPA-BP)三种水稻叶片磷素含量反演模型并加以分析。结果表明:以UVE算法筛选的特征反射率为输入量构建的三种模型的验证集R^(2)在0.705 2~0.724 5之间,RMSE在0.017 4~0.020 4之间;在相同的反演模型的条件下,使用SPA算法筛选的特征反射率为输入量构建的模型预测效果更好,三种模型的验证集R^(2)在0.726 4~0.829 3之间,RMSE在0.018 0~0.021 1之间;另外,在利用这两种算法筛选到的特征进行建模时,对比三种模型的预测结果发现,经过狼群算法优化后的BP神经网络模型的精度明显高于极限学习机和BP神经网络,其验证集的决定系数R^(2)为0.803 4, RMSE为0.018 0。鉴于此,结合连续投影算法和狼群算法优化后的BP神经网络模型在北方寒地水稻叶片磷素含量高光谱反演中具有一定的优势,可作为水稻叶片磷素含量的检测以及精准定量施肥的参考和借鉴。 展开更多
关键词 水稻 高光谱数据 磷素含量 狼群算法 反演模型
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基于近红外光谱的陈化大米定性鉴别和掺假分析方法 被引量:2
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作者 倪金 索丽敏 刘海龙 《食品安全导刊》 2023年第13期65-67,共3页
大米是我国主要的粮食之一。近年来将陈大米冒充新大米售卖的现象在市场上层出不穷,严重扰乱了市场秩序。该文基于近红外光谱与机器学习方法相结合,提供了一种陈化大米以及不同程度的混掺大米的定性定量检测方法。研究中将原始近红外光... 大米是我国主要的粮食之一。近年来将陈大米冒充新大米售卖的现象在市场上层出不穷,严重扰乱了市场秩序。该文基于近红外光谱与机器学习方法相结合,提供了一种陈化大米以及不同程度的混掺大米的定性定量检测方法。研究中将原始近红外光谱数据采用标准正态变量变换预处理后,建立核极限学习机分别用于陈化大米的定性判别和掺假大米的定量分析,其准确度和R^(2)分别达到90%和0.8892。引入北方苍鹰优化算法用于模型的两个重要参数寻优,结果表明北方苍鹰优化算法能有效提高核极限学习机的性能,测试集预测准确度和R^(2)分别提高约5%和0.0541,为陈化大米的定性定量鉴别提供了新方法。 展开更多
关键词 陈化大米 掺假大米 近红外光谱 群体智能优化算法 机器学习
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基于OTSU图像分割算法的碎米检测
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作者 陈浩然 范方辉 牟天 《食品研究与开发》 CAS 北大核心 2023年第20期175-183,共9页
碎米作为大米加工过程的常见产物,常会对产品的口感、味道产生影响,因此针对整米中碎米的有效筛分尤为重要。针对上述问题,该文建立基于大津法(maximal variance between clusters,OTSU)图像分割算法的逻辑回归模型用以检测整米中的碎... 碎米作为大米加工过程的常见产物,常会对产品的口感、味道产生影响,因此针对整米中碎米的有效筛分尤为重要。针对上述问题,该文建立基于大津法(maximal variance between clusters,OTSU)图像分割算法的逻辑回归模型用以检测整米中的碎米。将检测结果与国标法进行对比,结果表明逻辑回归模型的曲线线下面积(area under the curve,AUC)值为0.987,柯尔莫可洛夫-斯米洛夫(Kolmogorov-Smirnov,KS)值为0.909,0.5为最佳阈值;而国标法的AUC值为0.922,KS值为0.669,21为最佳阈值。该文所建立的逻辑回归模型的准确率、精确率、召回率及F1分数均高于国标法。此外,逻辑回归模型的AUC值比国标法的AUC值更接近于1,KS值也更高,表明逻辑回归模型能够更好地区分碎米与整米。长轴(x_(1))、面积(x_(2))、短轴(x_(3))与长短轴比(x_(4))4个特征参数都是模型中具有显著影响的因素,对应的线性关系为z=-139.97-5.35x_(1)+10.93x_(2)+2.86x_(3)+34.59x_(4)。 展开更多
关键词 大米 碎米筛分 计算机视觉 大津法(OTSU) 图像分割 食品智能检测
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