应用间隔随机蛙结合连续投影算法检测橡胶树叶片氮含量

研究了基于可见/近红外光谱技术的橡胶树叶片氮含量无损检测方法。总共采集了176个橡胶树叶片样本,以350~2 500 nm的可见/近红外数据作为试验数据。首先,采用一种新颖的间隔随机蛙(iRF)算法选择交互验证均方根误差(RMSECV)最小的波长间隔组合;然后,采用连续投影算法(SPA)进一步选择特征波长;最后,将选出的特征波长作为输入变量,建立偏最小二乘法(PLS)模型。研究结果表明:通过两步策略进行波长选择,iRF算法粗选,从全光谱2 151个变量中筛选出714个,再采用SPA算法细选,从714个变量中进一步筛选出20个最优变量,降低了信息冗余,变量数减少了99.07%。建立的简化模型结果校正均方根误差(RMSEC)、校正相关系数(Rc)、预测均方根误差(RMSEP)、预测相关系数(Rp)分别为0.091 3%、0.956 5、0.123 8%和0.901 8,比PLS、间隔偏最小二乘法(iPLS)、iRF算法和SPA有更低的均方根误差和更高的相关系数。因此,iRF-SPA可以作为一种策略的波长选择方法用于检测橡胶树叶片氮含量。

滩羊肉中油酸和亚油酸含量的近红外预测模型建立

基于近红外光谱技术结合化学计量学方法建立滩羊肉中油酸和亚油酸含量的预测模型。选取滩羊肉外脊、里脊、羊霖、羊腩共138份样本,在900~2 500 nm波长范围内,采集滩羊肉糜样品的近红外反射光谱,利用气相色谱法作为参考,测定样品中油酸和亚油酸含量,并建立滩羊肉中油酸和亚油酸含量的偏最小二乘回归(partial least squaresregression,PLSR)模型。为优化模型性能,使用间隔随机蛙跳(intervalrandomfrog,IRF)算法进行数据降维处理。结果表明:对于油酸模型,经过标准正态变量变换结合一阶导数处理后的全波长模型相关性较高,校正相关系数(Rc)和交叉验证均方根误差(root mean square error of cross-validation,RMSECV)分别为0.889 5和10.251 5,预测相关系数(Rp)和预测集均方根误差(root mean square error of prediction set,RMSEP)分别为0.735 7和10.249 2,然而,经IRF算法提取92个特征波长后,Rc和Rp均低于全波长模型;对于亚油酸模型,使用多元散射校正处理后的全波长模型Rc最大,为0.874 7,RMSECV为1.051 2,但其Rp和RMSEP较小,利用IRF算法提取102个特征波长后,建立的亚油酸模型相关性得到极大改善,其中Rc最大达到0.991 2,相应的RMSECV为0.011 8,Rp为0.987 9,RMSEP为0.012 2。因此,近红外光谱技术结合IRF算法不能较好预测滩羊肉中油酸含量,但对亚油酸含量具有较好的预测能力。

基于近红外光谱的榛子蛋白质无损检测模型

为了实现对榛子蛋白质的快速无损检测,提出了一种结合近红外光谱技术和间隔随机跳蛙算法的榛子蛋白质检测模型。提取榛子的近红外光谱数据后,对榛子光谱数据进行一阶导和标准正态变量变换预处理。针对随机跳蛙算法的初始子集以及最终波段数量阈值不确定的问题,采用间隔随机跳蛙算法进行特征波段提取,并对比了该算法与竞争性自适应重加权采样算法、连续投影算法和原始随机跳蛙算法的提取结果。基于提取的特征波段建立偏最小二乘回归模型。实验结果表明,相比其他算法,间隔随机跳蛙算法的性能最好且建立的模型稳定性更高。间隔随机跳蛙算法对交叉验证集的回归系数和均方根误差分别为0.9082和0.0178,对测试集的回归系数和均方根误差分别为0.8999和0.0372。