基于AW-OPS高光谱波长选择方法的羊肉新鲜度检测

高光谱数据中不仅含有关键性信息还存在一些干扰信息和无效信息,带有干扰信息和无效信息的数据建立模型会降低效率和模型精度。从全波段数据中提取特征波长是提高关系模型精度的有效方法。有序预测选择(OPS)是一种依据信息向量选择有效波长变量的特征波长提取算法,在特征波长变量筛选方面表现了较好地性能。但由于建立模型时,没有去除重要性较低的变量,导致过多的无效变量参与到模型中,降低了模型的准确率。论文以羊肉高光谱数据作为研究对象,提出了一种改进的特征波长变量选择方法,基于信息向量和指数衰减函数的有序预测选择方法(AW-OPS)对羊肉新鲜度进行检测,该算法通过光谱数据和理化值数据之间的关系来计算信息向量并对波长变量进行排序,采用指数衰减函数(EDF)通过多次迭代去除一些信息向量绝对值比较低的波长变量,最后在已获取的有效波长变量中逐渐增加波长点建立多元回归模型,选取交叉均方根误差(RMSECV)最小值的波长变量子集为特征波长变量。实验时,将OPS法和AW-OPS法在选取特征波长变量后,分别构建羊肉TVB-N的偏最小二乘(PLS)关系模型,同时与全光谱波段PLS模型的效果相比较。结果表明:OPS算法运行程序平均用时为175.9 s,优选出370个特征波长变量,OPS-PLS模型相关系数(RP)平均为0.9631,均方根误差(RMSEP)平均为0.727;而改进的有序预测选择法(AW-OPS)运行程序平均用时为57.6 s,优选出275特征波长变量,AW-OPS-PLS模型平均提升到0.9731,RMSEP平均降低为0.5728;全光谱波长数目为1414个波长变量,其PLS模型的平均为0.9208,RMSEP平均为1.0483。AW-OPS-PLS模型相较于OPS-PLS模型测试精度提高了21.2%,相较于全光谱-PLS模型,测试精度提高了45%,证明AW-OPS是一种有效特征波长变量筛选方法,提高了OPS模型精度和程序运行效率,降低了模型复杂度。