基于多模态融合的玉米种子成熟度的无损检测

目的应用高光谱成像技术,结合多模态融合方法,实现对玉米种子成熟度精准、无损检测。方法获取高、低成熟度玉米种子高光谱图像,采用自举软收缩算法与连续投影算法的级联算法(bootstrapping soft shrinkage-successive projections algorithm,BOSS-SPA)进行特征波长提取,采用灰度共生矩阵法(gray-level co-occurrence matrix,GLCM)进行图像纹理特征提取,选择能量、熵、相关性、逆方差和对比度5个特征参数,将光谱与图像数据进行特征级融合,利用偏最小二乘判别(partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA)和最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)建立玉米种子成熟度分类模型。结果确定使用SG卷积平滑-标准正态变量变换(Savitzky-Golay convolution smoothing-standard normal variable,SG-SNV)作为最佳光谱预处理方法,采用BOSS-SPA方法提取的11个波长表现出良好建模性能,基于光谱图像融合数据的模型测试集总体识别准确率均达到95%以上。结论高光谱技术结合多模态特征融合方法有望成为玉米种子成熟度的无损检测提供切实可行的参考方法。

基于多模态特征融合的飞机货舱火警探测技术

针对当前飞机货舱火警误报率高及人工特征提取适应性差的问题,使用一维卷积神经网络,建立了多模态融合火警预测模型,进行特征提取,开展模型的评估与验证,将特征提取与分类进行整合,实现了端到端的火警预测任务,提高了模型的可靠性与准确性。采用双波长烟雾探测技术,探测悬浮颗粒物的索特平均粒径、温度、红外光和蓝光的接收光与发射光功率比值。相较于传统火警探测算法将特征提取和分类分开处理策略,按照无火、阴燃、有火3种类别,进行火警信息的分类预测。结果表明,多模态融合的火警探测模型相对于单模态火警探测模型可以达到更高的探测精度,精度可达0.95以上。

基于双波长差示融合图谱的中药水红花子质量分析方法研究

该研究建立了以对照药材为基准物质定性和不依赖多种对照品定量的水红花子药材质量控制方法。采用高效液相色谱(HPLC)技术,结合双波长差示融合技术,以对照药材为基准物质建立水红花子的特征图谱,通过特征峰的标定明确药材真伪;对内标成分花旗松素进行准确定量,以花旗松素为基准计算各特征峰的相对含量,取“平均数-标准差”作为特征峰成分相对于内标物质化学成分的相对含量下限,依据相对含量下限明确水红花子药材的优劣。结果标定了水红花子特征图谱的10个共有特征峰,通过质谱(MS)鉴定出水红花子药材的7个成分,经对照品比对,指认特征峰中的3个化学成分分别为花旗松素、槲皮素和原儿茶酸,检测各批次药材中花旗松素的含量为0.5994%~0.7766%,规定了水红花子药材特征峰化学成分相对含量下限。该方法不依赖多种对照品,能清晰判断药材的真伪优劣,可为水红花子的质量控制提供参考。

基于双波长差示融合图谱的中药葛根“质-量”双标质量分析方法研究

目的建立以对照药材为对照物质的定性和不依赖多种对照品定量的葛根药材“质-量”双标控制方法。方法“质”为采用高效液相色谱(HPLC)技术,以对照药材为对照物质建立特征图谱,以特征峰相似度明确药材真伪;“量”为对基准物质“大豆苷”定量,算出供试品中各特征峰相对含量,取“平均数-标准差”作为相对含量下限,依据特征峰相对含量下限明确葛根药材优劣。结果基于双波长等基线差示融合法建立的特征图谱和含量测定方法符合方法学考察要求;葛根对照药材与各供试药材的相似度均大于0.950;规定了葛根药材特征峰化学成分相对含量下限。结论该方法不依赖多种对照品,清晰、快速地判断药材的真伪优劣,为葛根药材的质量控制提供参考。

广电网络多业务光传送网的融合组网及应用

本文首先介绍了传输网主流技术演进,然后描述了多业务传送网技术优势,结合广电传输网现状,分析了现网技术特点,提出城域多业务传送网融合网络的解决方案,还详细介绍了该网络建设及应用情况。

三波长融合指纹图谱结合6组分定量和主成分分析评价银翘解毒片的质量

建立了三波长融合高效液相色谱指纹图谱,并结合6组分定量和主成分分析(PCA)评价25批银翘解毒片的质量一致性。采用反相高效液相色谱法(RP-HPLC)分别于230、279、327 nm下检测。运用多波长融合指纹图谱技术建立银翘解毒片三波长融合指纹图谱,采用系统指纹定量法对其进行定性和整体定量评价。结果鉴别出25批银翘解毒片样品完全合格且区分良好。同时测定6组分含量,与指纹图谱结合,从整体和局部角度评价银翘解毒片质量。此外,运用PCA法对融合指纹图谱进行分析,通过主成分得分图可以明显区分来自两个厂家的25批银翘解毒片样品。方法综合性较强且有效,为科学评价与有效控制银翘解毒片的质量提供了可靠的参考。

基于线性判别法的生菜农药残留定性检测模型研究

针对农副产品农药残留超标现象,提出一种快速高效无损检测菜叶农药残留的方法。以4组生菜叶片为研究对象,分别喷洒丙酮和3种不同浓度的乐果农药（乐果和丙酮的体积比为1∶100、1∶500、1∶1 000）,利用近红外高光谱成像仪采集生菜样本的高光谱图像（871.61-1 766.32 nm）。在生菜高光谱图像中选取感兴趣区域（ROI）并提取该区域的平均光谱,对ROI内的图像进行主成分分析（PCA）处理,提取PC1、PC2图像的纹理特征。采用连续投影算法（SPA）和主成分分析方法 （PCA）选取光谱数据的特征波长,分别利用线性判别法K最近邻法（KNN）、马氏距离（MD）和Fisher判别分析（FLDA）方法建立基于全波段、特征波段下光谱特征和光谱与纹理融合特征的农药残留检测模型。结果表明,基于SPA特征光谱和主成分图像纹理特征融合信息的Fisher模型较好,训练集和测试集分类正确率分别为98.9%和100%,利用近红外高光谱图像技术结合信息融合及Fisher算法鉴别农药残留等级是可行的。

一种多模型融合的近红外波长选择算法

针对近红外光谱数据的特点,在分析了单模型波长选择方法的基础上,提出了一种多模型融合的变量选择方法。它融合多个模型的回归系数,以提高波长选择的准确性和稳定性。并用3个业界标准的近红外光谱数据集对提出的方法进行了验证,同时与UVE-PLS和GA-PLS算法进行了比较。实验结果表明,经该方法选择变量后,提高了模型的预测能力,降低了复杂度,达到甚至优于UVE-PLS和GA-PLS,而且具有算法简单、效率高的优点,具有广泛的实用价值。

基于紫外光谱的水体硝酸盐浓度混合预测模型研究

水体中的硝酸盐浓度过高不仅会造成水环境污染而且会对人类身体健康造成很大威胁,传统的检测硝酸盐的方法检测时间长且操作复杂。针对水体中硝酸盐氮难以快速在线检测的问题,基于紫外吸收光谱,提出了一种混合预测模型结合光谱积分快速定量检测水体中硝酸盐浓度的方法。混合预测模型为低浓度样本建立的双波长法预测模型与高浓度样本建立的偏最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测模型数据融合之后的模型。按照合适的浓度梯度配备了19组硝酸盐氮标准溶液,通过实验测得不同浓度硝酸盐氮样本的光谱数据。首先基于双波长法对所有样本进行回归分析,按照A=A_(220)-2A_(275)计算不同实验样本的吸光度A,其中A_(220)和A_(275)是220和275 nm处样本的吸光度,将吸光度A与样本浓度值进行线性回归,拟合出样本浓度的预测值。结果显示当样本浓度较小时,相关性很好,r为0.997 4,随着实验样本浓度的上升,曲线发生严重的非线性漂移,因此双波长法只适合低浓度样本预测模型的建立。对于高浓度样本,光谱重叠严重,适合建立非线性的预测模型,支持向量机(SVM)与LS-SVM都适合小样本的非线性数据建模, LS-SVM预测精度稍高,运算速度稍快。通过对所有的实验样本进行全波长光谱积分,比较相邻样本光谱积分的变化率可以筛选出样本的临界浓度值, 4 mg·L^(-1)的硝酸盐样本积分值前后变化率最大,因此选择4 mg·L^(-1)作为临界浓度值较为合适。浓度高于4 mg·L^(-1)的实验样本建立LS-SVM预测模型,通过交叉验证的方法选择出合适的参数,正则化参数γ=50,核函数选择高斯核,核函数宽度σ~2=0.36,训练样本之后进行回归;其余样本建立双波长法预测模型,最后进行两种模型的数据融合,形成从低浓度到高浓度的水体中硝酸盐浓度的检测。为了验证混合预测模型的预测精度,另外建立了SVM, LS-SVM,偏最小二乘(PLS)等模型,并求出r,预测值与真实浓度值平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)对模型进行评价。验证结果表明,相比于SVM, LS-SVM和PLS等模型,提出的混合模型回归的相关系数为0.999 86,分别提高了1.8%, 1.6%和0.45%,预测值与真实浓度的平均绝对误差为2.55%,分别降低了6.27%, 4.49%和1.01%,均方根误差为0.303,为四种预测模型中最小, SVM与LS-SVM的相对误差相对较高, PLS模型相对误差上下波动比较大,混合预测模型相对误差最为稳定,并保持在较低水平,由此可见混合预测模型的预测效果明显优于其他几种模型。并与文献[5—7]中的测量方法进行对比,该混合预测方法可以简单快速的测量水体中硝酸盐氮的浓度,且不需要试剂,无二次污染,与文献[9]中的预测模型相比,预测精度明显提高。因此提出的混合模型可正确快速地预测水体中硝酸盐氮的浓度,可为在线监测水体中硝酸盐浓度提供有效的技术参考。

基于全时段多波长融合指纹图谱的中药木蝴蝶中总黄酮类成分研究

目的利用自主研发的全时段多波长融合软件,建立中药木蝴蝶有效组分的指纹图谱。方法采用高效液相色谱法,Eclipse Plus C_(18)色谱柱(2.1 mm×100 mm,1.8μm),0.1%甲酸水溶液(A),流动相为乙腈(B),进行梯度洗脱(0~10 min,15%~57%B;10~15 min,57%~65%B),柱温:30℃,检测波长:256、280、300、320 nm,流速为0.4 m L·min^(-1)。结果不同产地的中药木蝴蝶指纹图谱与参照图谱相比相似度均>0.9,但是各产地有一定的差异性,根据聚类分析大体可分为3类,其中大理、广西、亳州、四川为一类,昆明、贵州为一类,丽江、湖南为一类。结论建立了中药木蝴蝶有效组分全时段多波长融合指纹图谱,经方法学考察,该方法简便、准确、重复性好,可以为中药木蝴蝶的质量控制提供依据。

熔融制样-波长色散X射线荧光光谱法测定铜精矿中主次成分

针对铜精矿熔融制样时硫含量高带来的问题,实验以四硼酸锂-偏硼酸锂(m∶m=12∶22)为熔剂,碳酸钠、二氧化硅和硝酸锂为助剂,建立了同时测定铜精矿中铜、硫、铁、锌、铝、镁、钙、铅和锰等主次成分含量的熔融制样-波长色散X射线荧光光谱法。通过研究不同氧化剂、助剂配方,熔融温度和时间对固硫和制片效率的影响,选定称量0.1g样品,6.9g四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂(m∶m=12∶22),1.06g碳酸钠,0.38g二氧化硅,1.38g硝酸锂的熔剂配比和熔融介质条件,从室温升至600℃预氧化15min后,在960℃熔融5~8min制得玻璃熔片,经重量法和X射线荧光光谱法检测,硫回收率达到99%以上。采用有证标准物质和高纯度氧化铜混合配制出合适含量梯度的校准样品,经测量计算后校准曲线线性关系良好,线性相关系数(R2)达到0.999;通过标准物质验证及方法间比对,结果表明实验方法测定值与认定值相对偏差在0.43%~6.9%,对同一样品的检测结果与传统方法基本一致,可以满足铜精矿的快速检测要求。

X射线荧光光谱技术在铁矿石分析中的应用文献评介

系统汇集了20世纪70年代以来我国使用X射线荧光光谱(XRF)分析技术进行铁矿石分析的文献共计101篇,其中熔融制样法文献78篇,粉末压片法文献11篇,能量色散仪器分析及野外现场应用文献12篇。首先介绍了铁矿石分析的基础条件:包括专著、标准物质、标准方法和综合性评述论文;然后采用表格方式对文献要点进行了介绍,按熔融法、粉末压片法、能量色散多元素分析方法进行了重点评介;最后讨论了铁矿石分析中常遇到的粒度、矿物效应,制样方法选择和内标的应用等实际问题。对XRF在铁矿石分析中的某些重要问题进行了探讨,并对XRF分析铁矿石的应用前景作了展望。文献表明:XRF技术已经成为铁矿石主、次量元素分析最重要的分析方法之一。全篇引文151篇。

基于iPLS和CARS数据融合技术的波长选择算法

针对液体中物质含量的光谱分析中波长选择展开研究,构建一种多模型融合算法进行波长选择,在减少波长数量的基础上提高预测精度。提出的区间自适应加权波长选择算法(iCARS),应用iPLS算法和CARS算法的多模型融合,在波长选择中结合变量与样本纵横向自适应优化选择,以及对波段和波长分步骤选择实现波长优化选择,实现了波段和波长的自适应选择。通过MATLAB仿真实验,将PLS模型做为预测模型,在对啤酒原麦汁浓度预测仿真实验中,应用iCARS算法选择19个变量,利用这些变量建立PLS预测模型得到的RMSEP为0.139。变量数目大大减少,预测能力明显提高,实现了变量的优化选择。

基于多波长覆盖融合指纹图谱的大川芎片主要成分研究

目的建立10批次大川芎片多波长融合高效液相色谱指纹图谱,在此基础上对大川芎片融合指纹图谱共有峰进行初步指认,构建大川芎片的全析指纹图谱为其全面的质量控制提供依据。方法采用高效液相色谱法对大川芎片进行检测,将不同波长下数据进行多波长融合得到10批大川芎片的融合指纹图谱,采用液质联用技术对融合指纹图谱中的共有峰进行初步结构鉴定。结果 10批大川芎片融合指纹图谱共获得13个共有峰并与共有模式图相似度均>0.92,其中8个共有峰得到指认。结论本文通过多波长融合技术手段及HPLC-MS分析方法建立大川芎片全析指纹图谱,为大川芎片主要成分的质量控制提供依据,为规范中药制剂及其合理使用奠定基础。

基于多波长融合的菟丝子多成分定量方法研究

目的建立测定菟丝子中绿原酸、金丝桃苷、异槲皮苷、异绿原酸C和山柰酚含量的方法。方法采用高效液相色谱法以及多波长融合技术联合测定,色谱条件为Agilent proshell 120 SB-C_(18)色谱柱(3.0 mm×100 mm,2.7μm),流动相为乙腈-0.2%甲酸水进行梯度洗脱,流速0.6 mL·min^(-1),柱温30℃,检测波长为237 nm、360 nm。结果5种活性成分均达到基线分离,线性关系良好(r≥0.9995);平均加样回收率为98.9%~129.0%,RSD<2.0%(n=6)。结论该方法专属性强、重复性好、稳定可靠,可用于菟丝子药材的质量评价及控制。

熔融制样-波长色散X射线荧光光谱法测定石灰石中主次成分

石灰石属碳酸盐矿物,灼烧减量大。已有系列化学分析方法用于石灰石的分析,但这些化学分析方法操作步骤繁杂,化学试剂用量大,分析周期长。实验建立了波长色散X射线荧光光谱法测定石灰石中CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、Al2O3含量的方法。以测量灼烧减量后的灼烧基试样作为试料,Li2B4O7为熔剂,50g/L NH4I溶液为脱模剂,稀释比为1∶10,于1 050℃熔融成试料片,以石灰石标准物质作为标准试料制作校准曲线。各待测组分校准曲线的相关系数在0.993 1~0.999 7之间;精密度考察发现,各组分测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)在0.13%~2.1%之间;标准物质的测定值与认定值的偏差在0~0.39%之间。实验方法最大限度地降低了灼烧基试料吸收空气中水分和CO2对测定结果的影响。

熔融制样波长色散X射线荧光光谱法测定白云石中钙镁硅铁铝

白云石属碳酸盐矿物,应用熔融制样X射线荧光光谱法测定其中主次量组分钙、镁、硅、铁、铝时,由于白云石灼烧减量大,在试料片制备过程中,如果以干基试料制备试料片,除灼烧减量外还有少量其他组分被分解出的大量CO2带走,导致试料损失,测定结果偏低;如果以灼烧基试料制备试料片,由于灼烧后的试料极易吸收空气中的水分和CO2,同样使测定结果偏低。基于质量守恒原理,本文直接以灼烧减量测量后的灼烧基试料质量作为试料量（即灼烧减量测定所称量的干基试料量扣除灼烧减量的量）,以四硼酸锂为熔剂,5%碘化铵溶液为脱模剂,试料与熔剂的稀释比为1∶10,于1050℃熔融15 min以上制备的试料片透彻、玻璃化程度高。以白云石标准物质和标准样品作为标准试料,制作各组分的标准曲线的相关系数在0.9940-0.9994之间;方法检出限为0.011%-0.48%;标准物质和标准样品的测定值与认定值基本一致,各组分的相对标准偏差（RSD,n=11）在0.5%-1.7%之间,方法具有较好的重现性。本方法以1050℃灼烧后的试样作为试料制备XRF分析样片,最大限度地降低了灼烧减量因素（空气中的水分和CO2）对测定结果的影响,适用于白云石及其煅烧物中钙、镁、硅、铁、铝等组分的同时测定。

熔融制样-波长色散X射线荧光光谱法测定红土镍矿中铁、镍、硅、铝、镁、钙、钛、锰、铜和磷

建立了熔融制样-波长色散X射线荧光光谱法测定红土镍矿中铁、镍、硅、铝、镁、钙、钛、锰、铜和磷含量的方法。采用经1000℃灼烧后的铁矿标准样品为基体,添加相关待测元素的高纯氧化物和标准溶液制作校准曲线用的校准样品,确定了助熔剂、熔融时间、稀释比、脱模剂和基体效应校正方式等试验条件。样品分析结果进行烧失量校正,与湿法分析结果的相对标准偏差介于0.219%～2.817%之间,满足红土镍矿检测需要。

熔融制样-波长色散X射线荧光光谱法测定高硫高磷铜磁铁矿中主次成分

铜磁铁矿属富铜、高硫、高磷的磁铁矿矿物,以测量灼烧减量后的灼烧基试料质量作为试料量,建立了熔融制样-波长色散X射线荧光光谱法测定铜磁铁矿中铜、铁、硅、铝、钙、镁、钛、锰和磷含量的分析方法。以四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂（m∶m=12∶22）为熔剂,控制试料与熔剂稀释比为1∶10,以220mg/mL硝酸锂溶液为氧化剂,50mg/L碘化铵溶液为脱模剂,于1 050℃熔融20min,制备的试料片透彻、玻璃化程度高。以磁铁矿标准物质为基体,并添加铜和磷标准溶液作为标准试料,解决了铜磁铁矿没有标准物质的问题。各待测组分校准曲线的相关系数在0.989 0-0.999 9之间;方法检出限为0.001 7%-0.30%;各待测组分的相对标准偏差（RSD,n=11）在0.15%-4.7%之间。对与铜磁铁矿基体组分相近的含铜铁矿石标准物质进行测定,测定值与认定值基本一致;采用不同实验方法对不同含量水平的铜磁铁矿样品进行测定,测定值与滴定法、重量法、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）、原子吸收光谱法（AAS）和分光光度法的测量结果基本相符。8个实验室对8个不同含量水平的铜磁铁矿样品进行了协同试验,结果表明方法的重复性和再现性良好。

熔融制样-波长色散和能量色散X射线荧光光谱仪应用于硅酸盐类矿物及疑难样品分析

目前硅酸盐类样品中主量元素一般采用熔融制样X射线荧光光谱法(XRF)测定,不仅单元素测定结果不能超差,而且百分数加和也要满足要求。但对于矿化样品,由于微量元素较高,往往造成不能满足加和质量要求。充分利用波长色散(WD)和能量色散(ED)复合式X射线荧光光谱仪同时波谱、能谱测定的优势,可使分析人员快速掌握样品组成信息,对评估矿化样品数据质量具有重要意义。本文利用波长-能量色散X射线荧光光谱仪,可在测定主量元素的同时加入更多的微量元素进行测定,而分析时间不延长。主量元素采用波长色散定量,次量元素主要采用能量色散测定,在保证主量元素准确度的情况下,合理设置测量条件,延长能谱测量时间,实现在波长色散12min左右测定主量元素的同时,能够提供14个微量元素如Rb、Sr、Y、Zr、Ba、Cu、Zn的测定结果和10个线性范围较窄或含量较低元素如Co、Ge、Pr、Ta的参考结果,24个微量元素最大检出限为16.76μg/g。通过准确度考核,主量元素测定结果与认定值基本一致,高含量微量元素测定结果亦满足定量分析要求。该方法可使分析人员快速掌握样品组成信息,为提供更加准确、可靠的数据奠定基础,有效地解决矿化疑难样品主量元素测定问题。