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变量选择结合模型更新以改进苹果的糖度检测 被引量:1
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作者 姜小刚 姚金良 +4 位作者 朱明旺 李斌 廖军 刘燕德 欧阳爱国 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期666-671,共6页
为了获得稳健的近红外光谱模型,采用变量选择结合模型更新的方法,以240个红富士苹果为对象,取得近红外漫透射光谱和糖度数据,建立偏最小二乘回归模型,对苹果糖度含量进行预测,并采用后向区间偏最小二乘法和竞争性自适应重加权算法,对建... 为了获得稳健的近红外光谱模型,采用变量选择结合模型更新的方法,以240个红富士苹果为对象,取得近红外漫透射光谱和糖度数据,建立偏最小二乘回归模型,对苹果糖度含量进行预测,并采用后向区间偏最小二乘法和竞争性自适应重加权算法,对建模变量进行了选择,通过将新批次中的一些样品加入到旧批次中重新校准来实现模型更新。结果表明,变量选择可以提高模型性能,预测决定系数提高到0.7915,预测均方根误差降低到0.5810,预测偏差降至0.2627;结合模型更新策略,可以进一步降低预测均方根误差和预测偏差;仅使用20个样品进行模型更新已经明显改善了模型性能,预测决定系数提高到0.8506,预测均方根误差降到0.4358,预测偏差降到0.1045。这一结果对于多种水果建立稳健的近红外光谱模型是有帮助的。 展开更多
关键词 光谱学 后向区间偏最小二乘 竞争性自适应重加权 苹果 模型更新
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基于近红外光谱-图像特征融合的玉米品种精确识别
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作者 杨冬风 胡军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2588-2595,共8页
近红外光谱(NIRS)技术在作物种子品种鉴别上具有一定的可行性,但如果待测种子的存储时间不同,识别模型的准确性会受到影响。为了降低存储时间对识别模型的影响、提高模型的预测能力,将NIRS技术与图像处理技术相融合,提取出与品种生理生... 近红外光谱(NIRS)技术在作物种子品种鉴别上具有一定的可行性,但如果待测种子的存储时间不同,识别模型的准确性会受到影响。为了降低存储时间对识别模型的影响、提高模型的预测能力,将NIRS技术与图像处理技术相融合,提取出与品种生理生化指标相关的光谱特征和与品种相关的表观图像特征。为了提取出最优的光谱特征,首先提出一种改进的后向间隔偏最小二乘(IM_BiPLS)光谱区间选择算法。针对BiPLS分段数难以确定的问题,让分段数在一定范围内变化,以每个分段数所取得的组合区间建立模型的相关系数和交叉验证均方根误差之比作为评价指标,该指标最大时的分段数所对应的波段组合为最优。然后使用竞争自适应重加权法(CARS)去除IM_BiPLS所选波段中的无信息变量和共线性变量实现光谱特征优选。为了提取与品种相关的表观图像特征,首先使用基于最大熵和双重区域标记的图像分割算法完成不感兴趣区域去除和单粒种子图像分割;然后提取单粒种子的形态、纹理和颜色特征并计算出每个图像样本所有种子的统计平均特征。最后使用CARS对这些特征进行深层次优选完成图像特征提取。以10个黄色玉米品种为研究对象,采集216个样本的NIRS数据和对应的图像。针对光谱数据,使用IM_BiPLS算法从全谱1845个变量中选出了具有736个变量的波段组合,使用CARS进一步从中优选出光谱变量29个。针对图像数据,提取出图像特征29个,使用CARS进一步优选出图像特征11个。分别以IM_BiPLS提取的光谱特征波段、IM_BiPLS-CARS优选的特征波长、图像特征(Image)、CARS提取的图像特征(Image-CARS)以及IM_BiPLS-CARS优选的特征波长融合CARS提取的图像特征(Compound)为输入,以样本对应的类别为输出,建立BP神经网络模型。测试结果表明Compound-BP模型的性能最佳,训练准确率和验证准确率均为100%,测试准确率为97.7%。实验结果说明NIRS特征融合图像特征可以有效地提高识别模型的精度,降低存储时间对模型的影响,为实现玉米种子品种的无损、快速、精确识别提供参考。 展开更多
关键词 玉米种子 品种识别 特征融合 后向间隔偏最小二乘
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玉米秸秆纤维素和半纤维素NIRS特征波长优选 被引量:9
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作者 刘金明 初晓冬 +3 位作者 王智 许永花 李文哲 孙勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期743-750,共8页
预处理是提高玉米秸秆生物转化利用效率的有效途径。玉米秸秆经生物炼制转化为生物燃料时,转化率与其原料内的纤维素和半纤维素含量直接相关。为了实现对预处理后玉米秸秆的生物炼制过程的有效调控,提出使用近红外光谱(NIRS)对玉米秸秆... 预处理是提高玉米秸秆生物转化利用效率的有效途径。玉米秸秆经生物炼制转化为生物燃料时,转化率与其原料内的纤维素和半纤维素含量直接相关。为了实现对预处理后玉米秸秆的生物炼制过程的有效调控,提出使用近红外光谱(NIRS)对玉米秸秆的纤维素和半纤维素含量进行快速检测,解决传统化学方法测试速度慢、成本高的问题。为了提高NIRS检测的效率和精度,将遗传算法与模拟退火算法相结合构建遗传模拟退火算法(GSA)用于预处理后玉米秸秆纤维素和半纤维素含量NIRS特征波长优选。GSA算法以NIRS波长点数为码长进行二进制编码,以偏最小二乘法(PLS)回归模型的交叉验证均方根误差为目标函数,结合温度参数设计适应度函数,基于Metropolis判别准则实现扰动解的选择复制,能够在避免早熟的同时有效提高进化后期的搜索效率。采用碱预处理、生物预处理及其相结合的方法对采集的玉米秸秆进行预处理后制备样品120个,并测定其纤维素和半纤维素含量及NIRS。使用7点Savitzky-Golay平滑结合多元散射校正和标准正则变换对光谱进行预处理后,利用Kennard-Stone法按3∶1比例划分校正集和验证集。然后,使用GSA算法对NIRS全谱进行特征波长优选(记为Full-GSA)、对协同区间偏最小二乘法(SiPLS)优选后谱区进行特征波长优选(记为SiPLS-GSA)、对反向区间偏最小二乘法(BiPLS)优选后谱区进行特征波长优选(记为BiPLS-GSA),并使用PLS回归模型和验证集对特征波长优选结果进行评测。Full-GSA以全谱1 557个波长点为基因,执行16次算法,优选出118个纤维素特征波长点和164个半纤维素特征波长点。SiPLS-GSA经SiPLS优选的纤维素和半纤维素谱区波长点数分别为388个和160个,再经GSA进一步优选后得到157个纤维素特征波长点和148个半纤维素特征波长点。BiPLS-GSA经BiPLS优选的纤维素和半纤维素谱区波长点数分别为358个和180个,再经GSA进一步优选后得到130个纤维素特征波长点和153个半纤维素特征波长点。结果表明,通过波长优选,不仅参与建模的波长点数量显著减少,而且回归模型的性能显著优于全谱建模。其中,采用Full-GSA优选的纤维素特征光谱回归性能最佳,采用SiPLS-GSA优选的半纤维素特征光谱回归性能最佳。回归模型验证集的平均相对误差(MRE)分别为1.752 4%和2.020 8%,较全谱建模分别降低了13.636 6%和25.368 4%。基于结合温度参数设计适应度函数的策略构建的GSA具有良好的全局搜索性能,适用于玉米秸秆纤维素和半纤维素含量NIRS特征波长优选。GSA以全谱每个波长点为染色体基因的编码方案适用于NIRS全谱的特征波长优选。GSA同样适用于SiPLS和BiPLS优选后谱区的特征波长优选,能够有效实现优选后谱区的波长点优选。 展开更多
关键词 玉米秸秆 近红外光谱 遗传模拟退火算法 协同区间偏最小二乘法 反向区间偏最小二乘法 特征波长
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拉曼光谱结合后向间隔偏最小二乘法用于调和汽油辛烷值定量分析 被引量:13
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作者 王拓 戴连奎 马万武 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期623-629,共7页
采用后向间隔偏最小二乘(Backward interval partial least squares,BiPLS)提取汽油拉曼光谱特征谱段,并用于研究法辛烷值(Research octane number,RON)的定量分析。实验中首先使用SPXY(Sample set partitioning based on joint x-y dis... 采用后向间隔偏最小二乘(Backward interval partial least squares,BiPLS)提取汽油拉曼光谱特征谱段,并用于研究法辛烷值(Research octane number,RON)的定量分析。实验中首先使用SPXY(Sample set partitioning based on joint x-y distances)方法划分训练集、交叉验证集和测试集,并采用稳健回归方法剔除异常的样本数据,再结合BiPLS方法筛选特征谱段,利用特征谱段建立偏最小二乘模型。与全谱段偏最小二乘模型的预测性能对比结果表明,后向间隔偏最小二乘方法可使输入模型的特征数据维数降低50.00%,交叉验证均方根误差(Root mean square error of cross validation,RMSECV)降低18.92%,预测均方根误差(Root mean square error of prediction,RMSEP)降低13.86%。后向间隔偏最小二乘方法可有效提取汽油拉曼光谱的特征谱段,降低模型复杂度,同时提高模型预测精度,在调和汽油研究法辛烷值定量分析方面有较好的应用前景。 展开更多
关键词 调和汽油 拉曼光谱 辛烷值 后向间隔偏最小二乘
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基于dbiPLS-SPA变量筛选的固态发酵湿度近红外光谱检测 被引量:12
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作者 刘国海 江辉 梅从立 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期218-222,共5页
为了提高基于近红外光谱技术的固态发酵关键过程参数——湿度快速检测的精度和稳定性,研究采用动态反向区间偏最小二乘(dbiPLS)法结合连续投影算法(SPA)进行最佳光谱子区间和特征组合变量的筛选,通过交互验证法确定偏最小二乘(PLS)模型... 为了提高基于近红外光谱技术的固态发酵关键过程参数——湿度快速检测的精度和稳定性,研究采用动态反向区间偏最小二乘(dbiPLS)法结合连续投影算法(SPA)进行最佳光谱子区间和特征组合变量的筛选,通过交互验证法确定偏最小二乘(PLS)模型的主成分因子数,并以预测均方根误差(RMSEP)和相关系数(Rp)作为模型的评价标准。试验结果显示,最佳dbiPLS-SPA模型筛选的组合变量个数为8,其RMSEP和Rp分别为1.1795%(质量分数)和0.9430。试验结果表明,dbiPLS-SPA是一个有效的波长组合变量筛选方法,可简化模型结构、增强模型精度和稳健性。 展开更多
关键词 发酵 湿度检测 近红外光谱 动态反向区间偏最小二乘 连续投影算法
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基于近红外光谱技术的远安黄茶品质快速无损检测方法 被引量:9
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作者 王胜鹏 郑鹏程 +6 位作者 桂安辉 滕靖 刘盼盼 叶飞 高士伟 马梦君 刘小英 《华中农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期238-245,共8页
应用近红外光谱(near infrared spectroscopy,NIRS)技术结合多种算法对远安黄茶品质开展快速无损评价。首先通过扫描获得远安黄茶90个样品的近红外光谱,再利用11种不同方法对光谱进行预处理,剔除部分噪声信息,然后应用反向区间偏最小二... 应用近红外光谱(near infrared spectroscopy,NIRS)技术结合多种算法对远安黄茶品质开展快速无损评价。首先通过扫描获得远安黄茶90个样品的近红外光谱,再利用11种不同方法对光谱进行预处理,剔除部分噪声信息,然后应用反向区间偏最小二乘法(backward interval partial least squares,Bi-PLS)筛选反映样品品质的特征光谱区间,应用遗传算法(genetic algorithm,GA)精准提取特征光谱波长,建立了5种黄茶品质预测模型,最后对光谱官能团信息进行解析。结果表明,最佳光谱预处理方法为多元散射校正,Bi-PLS筛选出的特征光谱区间主要为9003.2~7497.9 cm^(-1)、6101.7~5449.8 cm^(-1)和4601.3~4246.5 cm^(-1),GA筛选出75个特征光谱波长,建立的Bi-GA-PLS组合模型具有最佳的稳健性,可准确地预测远安黄茶样品外部品质分数(R2=0.951,RMSEP=1.57,RPD=5.27),初步实现了远安黄茶品质的快速、准确预测。光谱信息解析结果显示,45个光谱波长反映—CHx、C=O和—NHx官能团信息,代表单糖、咖啡碱、茶氨酸和游离蛋白质等内含成分物质,30个光谱波长反映O—H、酰胺键以及C—H和C—C伸缩的组合频信息,代表木质素、淀粉、纤维素等多糖内含成分物质。 展开更多
关键词 远安黄茶 品质评价 无损检测 近红外光谱 反向区间偏最小二乘法 遗传算法 人工神经网络
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近红外光谱法分析慈竹物理力学性质的研究 被引量:9
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作者 刘君良 孙柏玲 杨忠 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期647-651,共5页
采用近红外光谱法对慈竹密度、抗弯强度和顺纹抗拉强度进行快速预测。利用反向区间偏最小二乘法(BiPLS)优选光谱区间,建立原始光谱和不同预处理(一阶微分、二阶微分、卷积平滑和归一化处理)光谱分析模型,同时应用偏最小二乘法(PLS)在全... 采用近红外光谱法对慈竹密度、抗弯强度和顺纹抗拉强度进行快速预测。利用反向区间偏最小二乘法(BiPLS)优选光谱区间,建立原始光谱和不同预处理(一阶微分、二阶微分、卷积平滑和归一化处理)光谱分析模型,同时应用偏最小二乘法(PLS)在全谱范围350~2 500nm建立各光谱分析模型,并对所建模型进行比较分析。结果表明:同全谱PLS模型相比,BiPLS能够有效选择光谱区间,并且提高模型预测精度,其中,密度、抗弯强度和顺纹抗拉强度分别选用归一化处理光谱、二阶微分光谱和一阶微分光谱,BiPLS将全光谱分别划分为30,20和30个区间时,建立的密度、抗弯强度和顺纹抗拉强度BiPLS模型预测效果最好,预测模型相关系数(R)分别为0.85,0.88和0.88,预测标准差(RMSEP)分别为0.052 4,0.018 5和0.029 2,表明近红外光谱法可以实现慈竹物理力学性质的预测。 展开更多
关键词 近红外光谱法 反向区间偏最小二乘法 慈竹 物理力学性质
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基于近红外光谱技术的海参品质快速检测 被引量:4
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作者 邹小波 薛瑾 +4 位作者 石吉勇 徐艺伟 翟晓东 胡雪桃 崔雪平 《食品安全质量检测学报》 CAS 2017年第9期3431-3437,共7页
目的应用近红外光谱技术建立海参产地区分和胶原蛋白快速检测的方法。方法总计43个海参样品来自大连、福建、连云港、山东4个地区。首先采集样品的近红外光谱图,经过标准正态变量(standard normal variables,SNV)预处理,利用不同定性判... 目的应用近红外光谱技术建立海参产地区分和胶原蛋白快速检测的方法。方法总计43个海参样品来自大连、福建、连云港、山东4个地区。首先采集样品的近红外光谱图,经过标准正态变量(standard normal variables,SNV)预处理,利用不同定性判别模型对海参产地进行区分。通过分光光度计法测定海参的胶原蛋白含量,利用偏最小二乘法(partial least squares,PLS)、区间偏最小二乘法(interval partial least squares,iPLS)、向后区间偏最小二乘法(backwards interval partial least squares,BiPLS)和联合区间偏最小二乘法(synergy interval partial least squares,Si PLS)建立了海参胶原蛋白含量的预测模型。结果产地区分模型中最小二乘支持向量机(least-squares support vector machine regression,LS-SVM)的识别率最高,校正集识别率为100%,预测集识别率为95.35%;海参胶原蛋白预测模型中BiPLS的预测效果较好,校正集相关系数Rc为0.9002,预测集相关系数Rp为0.8517。结论近红外光谱技术可实现对海参的产地区分和胶原蛋白的快速检测。 展开更多
关键词 海参 产地区分 近红外光谱分析技术 胶原蛋白 向后区间偏最小二乘法 最小二乘支持向量机
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光谱技术结合BiPLS-GA-SPA和ELM算法的生菜冠层氮素含量检测研究 被引量:4
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作者 高洪燕 毛罕平 张晓东 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期491-495,共5页
氮素是影响生菜产量和品质的重要因素,光谱技术是检测作物氮素含量最有效的手段之一。通过获取不同氮素水平下生菜冠层的反射光谱,对其进行FDSGF(first-order derivative based savitzky-golay filt)滤波后,利用后向区间偏最小二乘算法(... 氮素是影响生菜产量和品质的重要因素,光谱技术是检测作物氮素含量最有效的手段之一。通过获取不同氮素水平下生菜冠层的反射光谱,对其进行FDSGF(first-order derivative based savitzky-golay filt)滤波后,利用后向区间偏最小二乘算法(BiPLS)、遗传算法(GA)及连续投影算法(SPA)对特征波长进行梯度提取,最终从2 151个波长点中提取了8个与生菜氮素最为相关的特征波长。分别利用多元线性回归(MLR)、径向基函数神经网络(RBFNN)及极限学习机(ELM)三种算法建立了基于特征波段或特征波长的8个生菜冠层氮素含量检测模型。结果表明:BiPLS-GA-SPA-ELM模型(RMSEC=0.241 6%,Rc=0.934 6,RMSEP=0.284 2%,Rp=0.921 8)的预测结果优于其他模型,为指导合理施肥和开发便携式仪器提供了理论基础。 展开更多
关键词 反射光谱 后向区间偏最小二乘 遗传算法 连续投影算法 径向基函数神经网络 极限学习机
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近红外光谱法快速分析罗红霉素中两种主要成分 被引量:3
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作者 梁田 郑楠 齐文宗 《理化检验(化学分册)》 CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1000-1003,共4页
针对大环内酯类抗生素罗红霉素制剂的近红外光谱分析,利用后向区间偏最小二乘算法(biPLS)对全光谱进行波长区间选择预处理,并将其压缩为主成分,再利用BP人工神经网络(BP-ANN)建立预测模型,对其中的主要成分罗红霉素和乳糖进行预测。通... 针对大环内酯类抗生素罗红霉素制剂的近红外光谱分析,利用后向区间偏最小二乘算法(biPLS)对全光谱进行波长区间选择预处理,并将其压缩为主成分,再利用BP人工神经网络(BP-ANN)建立预测模型,对其中的主要成分罗红霉素和乳糖进行预测。通过这个方法建立的模型,可以有效地抵御因为噪声等偶然因素引起的瞬时扰动,并在有效减少建模所用的波长数和建模运算时间的同时,使所建模型能达到较高的预测精度。为近红外快速在线同时检测药物多组分含量提供了新的参考方法。 展开更多
关键词 近红外光谱 波长区间选择 后向区间偏最小二乘 人工神经网络 罗红霉素
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应用红外光谱结合化学计量学方法检测阿拉伯胶产地和蛋白质含量(英文) 被引量:2
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作者 邹小波 AlaaKamal Mohmmed KHAIRKHOGLY +1 位作者 石吉勇 Mel HOLMES 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第20期229-234,共6页
研究利用傅里叶红外光谱结合化学计量学方法来实现对苏丹阿拉伯胶的产地和蛋白质含量的快速无损检测的可行性。采集自6个不同的产地,每个产地12个,总计72个阿拉伯胶样本,作为研究对象,运用线性判别分析(linear discriminant analysis,L... 研究利用傅里叶红外光谱结合化学计量学方法来实现对苏丹阿拉伯胶的产地和蛋白质含量的快速无损检测的可行性。采集自6个不同的产地,每个产地12个,总计72个阿拉伯胶样本,作为研究对象,运用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)和反向区间偏最小二乘(backward interval partial least squares,Bi-PLS)法分别实现对苏丹阿拉伯胶的产地区分和蛋白质含量检测。结果表明,当主成分数为6时,LDA对样本的训练集(48个样本)和预测集(24个样本)的识别率都为100%。Bi-PLS法回归联合20个光谱子区间中的4个子区间得到最佳的蛋白质预测模型,其预测集相关系数为0.937 3,均方根误差为0.173%。因此,利用傅里叶红外光谱结合化学计量学方法可实现对苏丹阿拉伯胶的产地以及蛋白质的含量的快速无损检测。 展开更多
关键词 阿拉伯胶 傅里叶红外光谱 产地 蛋白质含量 线性判别分析 反向区间偏最小二乘法
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基于后向区间选择偏最小二乘算法的软测量建模 被引量:3
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作者 谭超 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第5期57-59,63,共4页
偏最小二乘是在光谱多变量校正中广泛使用的一种算法,现已经发现高效的变量选择不仅能够提高模型的预测能力,也可大大降低模型的复杂度。为了建立具有鲁棒性和低复杂度的基于光谱的在线软测量模型,考虑到光谱变量之间高度相关这一事实,... 偏最小二乘是在光谱多变量校正中广泛使用的一种算法,现已经发现高效的变量选择不仅能够提高模型的预测能力,也可大大降低模型的复杂度。为了建立具有鲁棒性和低复杂度的基于光谱的在线软测量模型,考虑到光谱变量之间高度相关这一事实,提出一种基于后向区间选择策略的偏最小二乘算法。该算法主要步骤是:先将光谱波长域细分为一定数量的等长子区间;再采用后向淘汰的策略,将各个子区间逐步淘汰,形成一个淘汰序列;最后,再反向选择一定数量的子区间建立最终的模型。通过一个实例以及与传统基于全谱的偏最小二乘算法比较,显示出了该算法的在建立软测量模型方面的优良性能。 展开更多
关键词 后向区间选择 偏最小二乘 软测量 建模 变量选择
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近红外光谱法测定面粉的水分、脂肪、碳水化合物和蛋白质含量 被引量:6
13
作者 覃统佳 刘冬 +3 位作者 从彦丽 黄林森 唐旭蔚 周志航 《食品工业科技》 CAS 北大核心 2020年第12期256-263,共8页
应用近红外光谱技术结合不同的定量分析方法建立面粉4种组分的快速定量模型。国标法测定68种面粉样品的水分、脂肪、碳水化合物和蛋白质的含量,并采集其近红外漫反射光谱图。选取58个校正集和10个验证集样品,通过马氏距离法剔除异常样品... 应用近红外光谱技术结合不同的定量分析方法建立面粉4种组分的快速定量模型。国标法测定68种面粉样品的水分、脂肪、碳水化合物和蛋白质的含量,并采集其近红外漫反射光谱图。选取58个校正集和10个验证集样品,通过马氏距离法剔除异常样品后,对比17种光谱预处理方式所建立的基于全光谱的偏最小二乘法(partial least squares,PLS)定量模型效果,在最佳预处理方法的基础上,采用向后区间偏最小二乘法(Backward interval PLS,BiPLS)筛选特征光谱,进一步得到最佳定量模型。结果表明,所建立的模型校正集相关系数Rcv均大于0.9650,内部交叉验证均方根误差均小于0.328;验证集相关系数均大于0.9926,预测均方根误差均低于0.383。因此,模型具有较好的准确性和稳定性,能应用于面粉的多指标快速检测。 展开更多
关键词 近红外光谱 面粉 偏最小二乘法(PLS) 向后区间偏最小二乘法(BiPLS)
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基于光谱技术的Bipls算法结合CARS算法的苹果可溶性固形物含量检测 被引量:10
14
作者 饶利波 陈晓燕 庞涛 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期389-395,共7页
可溶性固形物含量是判断苹果内部品质的重要参考属性之一。利用高光谱技术获取苹果感兴趣区域的反射光谱,以S-G平滑(Savitzky-Golay smoothing)和直接正交信号校正(Direct orthogonal signal correction, DOSC)算法对光谱数据进行梯度... 可溶性固形物含量是判断苹果内部品质的重要参考属性之一。利用高光谱技术获取苹果感兴趣区域的反射光谱,以S-G平滑(Savitzky-Golay smoothing)和直接正交信号校正(Direct orthogonal signal correction, DOSC)算法对光谱数据进行梯度预处理后,用后向区间偏最小二乘法(Bipls)优选出3,5,6,7,8,9,13,14,15,16,17,18,19,20,21,23等16个子区间,共计177个波长。结合竞争自适应重加权采样算法(CARS)再作进一步筛选,提取出449.6,512.9,544.8,547.2,594.3,596.8,928.2 nm等7个特征波长,利用偏最小二乘算法(PLS)建立基于特征波长的可溶性固形物含量检测模型,所得模型评价为R_c=0.906 2,RMSEC为0.482 2,R_p=0.871 6,RMSEP为0.614 0。该算法模型预测性能同Bipls和Bipls-SPA模型相比更为优异,证明了Bipls结合CARS算法在提高苹果可溶性固体物含量检测精度方面的有效性。 展开更多
关键词 可溶性固形物含量 后向区间偏最小二乘 竞争自适应重加权采样 偏最小二乘
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基于近红外光谱分析技术测定库尔勒香梨硬度 被引量:5
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作者 盛晓慧 李子文 +5 位作者 李宗朋 张福艳 朱婷婷 王健 尹建军 宋全厚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2818-2822,共5页
采用近红外(NIR)漫反射光谱法对新疆特色梨果库尔勒香梨的五种不同果(包括青头、粗皮、脱萼、宿萼、突顶果)的硬度进行测定。由于近红外光谱数据量大且原始光谱噪声明显、测定水果时散射严重等导致光谱建模时关键波长变量提取困难。以... 采用近红外(NIR)漫反射光谱法对新疆特色梨果库尔勒香梨的五种不同果(包括青头、粗皮、脱萼、宿萼、突顶果)的硬度进行测定。由于近红外光谱数据量大且原始光谱噪声明显、测定水果时散射严重等导致光谱建模时关键波长变量提取困难。以新疆库尔勒香梨为研究对象,为了有效地消除固体表面散射以及光程变化对NIR漫反射光谱的影响,首先采用标准正态变量变换(SNV)和多元散射校正(MSC)对库尔勒香梨的原始光谱进行预处理。为寻找适合近红外光谱检测库尔勒香梨硬度的最佳特征波长筛选方法,进行香梨近红外光谱的特征波长变量选择方法的比较与研究。研究比较了两种特征波长筛选方法对库尔勒香梨硬度偏最小二乘法(PLS)建模精度的影响。同时使用反向偏最小二乘(BiPLS)和遗传算法结合反向偏最小二乘(BiPLS-GA)在全光谱范围内筛选香梨硬度的特征波长变量,将校正均方根误差(RESMC)、预测均方根误差(RESMP)以及决定系数(R2)作为模型的评价标准,并最终确定最优波段选择方法及最佳预测模型。基于选择的特征波长变量建立的PLS模型(BiPLS-GA)与全光谱变量建立的PLS模型进行比较发现BiPLS-GA模型仅仅使用原始变量中6.6%的信息就获得了比全变量PLS模型更好的库尔勒香梨硬度的预测结果,其中R2,RMSEC和RMSEP分别为0.91,1.03和1.01。进一步与基于反向偏最小二乘算法(BiPLS)获得的特征变量建立的PLS模型比较发现,BiPLS-GA不仅可以去除原始光谱数据中的无信息变量,同时也能够对共线性的变量进行压缩去除,使得建模变量从301个减少到20个。极大地简化模型的同时有效地提高了模型的预测精准度和稳定性。因此该方法能够有效地用于近红外光谱数据变量的选择。证明了近红外光谱分析技术结合BiPLS-GA模型能够高效地选择出建模变量,去除与库尔勒香梨硬度无关的近红外光谱信息,显著地提高库尔勒香梨硬度定量模型的预测精度。这不仅为新疆地区特色梨果库尔勒香梨的快速、精确、无损优选分级提供一定的技术支持,同时也为基于近红外光谱分析技术预测水果内部品质的研究提供了参考。 展开更多
关键词 近红外光谱技术 库尔勒香梨 反向间隔偏最小二乘 遗传算法 硬度
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近红外光谱技术结合反向区间偏最小二乘算法-连续投影算法预测哈密瓜可溶性固形物含量 被引量:6
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作者 郭阳 史勇 +2 位作者 郭俊先 李雪莲 黄华 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期248-253,共6页
采用近红外光谱技术结合数据降维的方法,建立了哈密瓜可溶性固形物含量的预测模型,对原始光谱进行特征区间选择,共选取了6个子区间,432个光谱变量;将6个联合子区间的光谱数据分别结合特征选择竞争性自适应重加权采样算法、遗传算法、连... 采用近红外光谱技术结合数据降维的方法,建立了哈密瓜可溶性固形物含量的预测模型,对原始光谱进行特征区间选择,共选取了6个子区间,432个光谱变量;将6个联合子区间的光谱数据分别结合特征选择竞争性自适应重加权采样算法、遗传算法、连续投影算法(successive projections algorithm, SPA)提取特征波长;再使用选取的特征波长以及特征区间波长作为模型的输入变量,利用极限学习机和偏最小二乘算法(partial least squares, PLS)建立哈密瓜可溶性固形物含量预测模型。结果显示,反向区间偏最小二乘算法+SPA+PLS建立的预测模型最优,模型的校正集相关系数为0.923 4,预测集相关系数为0.878 8,模型能够准确预测哈密瓜可溶性固形物含量。 展开更多
关键词 哈密瓜 反向区间偏最小二乘算法-连续投影算法 偏最小二乘算法 可溶性固形物 无损检测
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近红外光谱技术定量检测果味啤中的果汁含量 被引量:7
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作者 盛晓慧 李宗朋 +4 位作者 李子文 朱婷婷 王健 尹建军 宋全厚 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期247-252,共6页
该文以近红外光谱分析技术快速测定菠萝啤中果汁含量为目的,采用了后向间隔偏最小二乘(backward interval partial least squares,Bi-PLS)、组合间隔偏最小二乘(synergy interval partial least squares,Si-PLS)以及遗传算法(genetic al... 该文以近红外光谱分析技术快速测定菠萝啤中果汁含量为目的,采用了后向间隔偏最小二乘(backward interval partial least squares,Bi-PLS)、组合间隔偏最小二乘(synergy interval partial least squares,Si-PLS)以及遗传算法(genetic algorithm,GA)提取特征波长以提高模型性能。研究结果表明,基于Si-PLS提取的特征波长结合偏最小二乘法(partial least squares,PLS)建立的定量分析模型效果最好,从原始光谱范围4000~10000 cm^-1内筛选出3个特征光谱区间,分别为(4484~4960,5600~6051,7844~8080)cm^-1,共94个特征变量,比原始1501个波长变量减少了93.7%,验证集的均方根误差和决定系数分别为0.18%、0.89,范围误差比为3.17。实验结果表明,近红外光谱分析技术用于测定果味啤中的果汁含量是可行的,这为快速高效测定菠萝啤果汁含量提供了一种方法依据。 展开更多
关键词 菠萝啤 果汁含量 近红外光谱 组合间隔偏最小二乘(Si-PLS) 后向间隔偏最小二乘(bi-pls) 遗传算
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发酵液中甘油和丁醇含量的近红外快速检测方法 被引量:1
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作者 赵昇 王晓荣 张进明 《红外技术》 CSCD 北大核心 2020年第5期488-493,共6页
为了提高生物发酵过程的控制与优化水平,试对发酵底物甘油和目标产物丁醇的含量进行快速无损检测进行研究。首先对80份甘油与丁醇的单体系样本进行近红外扫描并进行光谱分析。为提高模型的预测能力,分别采用了偏最小二乘法、间隔偏最小... 为了提高生物发酵过程的控制与优化水平,试对发酵底物甘油和目标产物丁醇的含量进行快速无损检测进行研究。首先对80份甘油与丁醇的单体系样本进行近红外扫描并进行光谱分析。为提高模型的预测能力,分别采用了偏最小二乘法、间隔偏最小二乘法、向前间隔偏最小二乘法、向后间隔偏最小二乘法和窗口移动最小二乘法5种定量校正方法建立甘油和丁醇含量的近红外检测模型并对模型进行分析与比较。结果表明,向后间隔偏最小二乘法建立的模型效果较好,甘油和丁醇的单组份溶液的检测模型相关系数分别达到0.99932(甘油)和0.98843(丁醇)。为测量真实的甘油发酵液中甘油和丁醇含量,搭建并建立了甘油和丁醇浓度监测平台,验证得相关系数分别达到0.99074(甘油)和0.99261(丁醇)。结果表明建立的近红外快速检测模型在检测的准确性和快速性上均有优异的性能,为发酵行业快速检测提供了新的检测手段。 展开更多
关键词 近红外光谱技术 向后间隔偏最小二乘 甘油发酵 丁醇
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偏最小二乘组合后向区间选择在近红外定量建模中的应用 被引量:6
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作者 谭超 吴同 覃鑫 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期509-512,共4页
偏最小二乘是在光谱多变量校正中广泛使用的一种经典算法。尽管本身具有变量压缩的作用,近年来的研究发现,高效的变量选择仍然是必要的,一方面能够提高模型的预测能力,另一方面能够降低模型的复杂度。考虑到相邻光谱变量之间高度相关的... 偏最小二乘是在光谱多变量校正中广泛使用的一种经典算法。尽管本身具有变量压缩的作用,近年来的研究发现,高效的变量选择仍然是必要的,一方面能够提高模型的预测能力,另一方面能够降低模型的复杂度。考虑到相邻光谱变量之间高度相关的事实,创建一种偏最小二乘组合后向区间选择策略的算法。步骤是:先将整个光谱波长区域细分为一定数量的等长子区间;然后采用后向淘汰的策略,根据各个子区间的有用信息量将其逐步淘汰,形成一个淘汰序列;最后再反向选择一个最优数量的子区间来建立最终的预测模型。该方法应用于建立烟草总糖的近红外定量预测模型,效果好。在将变量压缩60%的基础上获得了比传统基于全谱的偏最小二乘算法更优的预测性能。 展开更多
关键词 偏最小二乘 后向区间选择 近红外 建模
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南丰蜜桔可溶性固形物近红外检测的多元线性回归变量筛选 被引量:6
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作者 孙旭东 郝勇 +1 位作者 蔡丽君 刘燕德 《生物物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第8期727-734,共8页
文章采用反向区间偏最小二乘法结合连续投影算法,筛选南丰蜜桔近红外检测的多元线性回归变量。对南丰蜜桔近红外光谱进行多元散射校正后,利用反向间隔偏最小二乘法,从500~1750 nm中初选出7个光谱区间,用于多元线性回归变量筛选。利用... 文章采用反向区间偏最小二乘法结合连续投影算法,筛选南丰蜜桔近红外检测的多元线性回归变量。对南丰蜜桔近红外光谱进行多元散射校正后,利用反向间隔偏最小二乘法,从500~1750 nm中初选出7个光谱区间,用于多元线性回归变量筛选。利用通过遗传算法和连续投影算法筛选出的变量建立了多元线性回归模型。经比较发现,利用反向区间偏最小二乘法结合连续投影算法筛选出的变量建立的多元线性回归模型,预测结果最优,模型预测相关系数为0.937,模型预测均方根误差为0.613 oBrix。结果表明,反向区间偏最小二乘法结合连续投影算法,可以有效地筛选近红外光谱的多元线性回归变量,提高南丰蜜桔可溶性固形物模型的预测精度。 展开更多
关键词 光谱学 近红外 连续投影算法 反向区间偏最小二乘法 变量筛选 多元线性回归
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