基于SPA-GA-SVR模型的土壤水分及温度预测 被引量：11

1

作者 朱成杰 汪正权 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第1期30-36,共7页

土壤湿度和温度是影响水文循环和气候变化的重要参数,在农业实践活动和生态平衡中起着重要作用。为及时、准确地监测土壤含水量(Soil Moisture Content,SMC)及温度,提出了一种基于高光谱数据的预测方法。实验数据集来自为期5天的实地测... 土壤湿度和温度是影响水文循环和气候变化的重要参数,在农业实践活动和生态平衡中起着重要作用。为及时、准确地监测土壤含水量(Soil Moisture Content,SMC)及温度,提出了一种基于高光谱数据的预测方法。实验数据集来自为期5天的实地测量,所获得的高光谱数据包含大量的噪声及冗余信息,因此首先用Savitzky-Golay卷积平滑对光谱数据进行降噪处理,利用连续投影算法(Successive Projection Algorithm,SPA)提取数据特征波长,然后通过遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对支持向量机回归(Support Vector Regression,SVR)的超参数权值和偏置进行优化,构建SPA-GASVR混合算法模型对土壤水分和温度进行预测,并与BP神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)、SPA-BP、SVR、SPA-SVR、GA-SVR这5种模型的预测性能进行比较。实验结果表明:各模型在土壤湿度低于30%的情况下,表现出的预测能力差异并不显著。但整体上,复合模型相比于单一的神经网络或机器学习模型具有明显的优势,且经过连续投影算法优化的模型进一步的提高其预测能力,最终SPA-GA-SVR算法在各项指标上均优于其他模型,土壤水分预测模型的R^(2)=0.981、RMSE=0.473%,土壤温度预测模型R^(2)=0.963、RMSE=0.883℃。实验证明基于高光谱数据,经过SPA和GA优化的SVR模型能实现对土壤湿度和温度精准的预测。该方法具有一定的应用价值和现实意义,可应用于便携式高光谱仪和无人机上,实现对土壤水分和温度的实时监测,为今后的播种及灌溉提供理论参考。 展开更多

关键词 土壤水分 土壤温度 高光谱 连续投影算法(spa) 遗传算法-支持向量机回归(GA-SVR)

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近红外光谱技术结合RCA和SPA方法检测土壤总氮研究 被引量：13

2

作者 方孝荣 章海亮 +1 位作者 黄凌霞 何勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1248-1252,共5页

基于近红外光谱技术结合连续投影算法和回归系数分析对检测土壤总氮含量进行研究。采集农田土壤样本近红外光谱数据,土壤样本数量共394个。由于原始光谱数据量大,在500～2 500nm光谱波长范围基础上,为简化模型,在原始光谱基础上采用连... 基于近红外光谱技术结合连续投影算法和回归系数分析对检测土壤总氮含量进行研究。采集农田土壤样本近红外光谱数据,土壤样本数量共394个。由于原始光谱数据量大,在500～2 500nm光谱波长范围基础上,为简化模型,在原始光谱基础上采用连续投影算法和回归系数分析提取特征变量,以两种变量选择方法提取的特征变量作为输入,分别采用偏最小二乘回归（PLS）、多元线性回归（MLR）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）建模方法建立总氮预测模型,共建立了9个预测模型,最优预测集的决定系数为0.81,剩余预测偏差RPD为2.26。研究表明,基于连续投影算法和回归系数分析选择的特征波长可以应用于近红外光谱检测土壤总氮含量,同时可以大大简化模型,适合开发便携式土壤养分检测仪。 展开更多

关键词 近红外光谱 土壤总氮 连续投影算法 回归系数分析

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SPA-PLS的高含水原油近红外光谱含水率分析 被引量：5

3

作者 韩建 李雨昭 +2 位作者 曹志民 刘强 牟海维 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3452-3458,共7页

准确及时的检测原油含水率对注水策略调整、原油开采能力评估、油井开发寿命预测等均具有重要意义。然而,当前我国大多数油田均已进入高含水的开发中晚期,含水率测量难度大且准确率不高。在此背景下,开展了高含水情况下利用近红外光谱... 准确及时的检测原油含水率对注水策略调整、原油开采能力评估、油井开发寿命预测等均具有重要意义。然而,当前我国大多数油田均已进入高含水的开发中晚期,含水率测量难度大且准确率不高。在此背景下,开展了高含水情况下利用近红外光谱进行原油含水率测量的研究。首先介绍了目前原油含水率检测的常用方法,分析了它们的优劣。理论上,由于水的近红外光吸收带与原油中C—H键的吸收带有明显区别,根据Lambert-Beer吸收定律和吸光度线性叠加定律可知,不同含水率高含水原油近红外光谱会存在较强响应差异。为此,对高含水原油进行近红外光谱检测,建立原油含水率与近红外光谱响应间的非线性映射模型,可实现高含水原油含水率的精确测量。为了验证该方法的有效性,搭建了近红外光谱数据采集实验装置:采用白炽灯作为光源,经过光路调节成平行光后垂直射入样品池,用近红外光谱仪(海洋光学NIR512)采集光谱用于分析。其中,接收光谱仪带宽为900~1 700nm,平均分成512个波段。光谱数据利用光谱仪配套软件储存在电脑中。样本采用相同厚度不同比例的油水混合物,样本含水率范围为70%~99%,共采集数据60组,每组重复3次取平均值。得到原始数据后,先进行原始数据预处理,以减少数据采集时来自高频随机噪音及温度不稳定、样本不均匀、基线漂移、光散射等不利因素的影响。分别选用了S-G滤波、一阶导数和S-G滤波+一阶导数作为数据预处理的方法,利用连续投影算法(SPA)对光谱数据进行降维,并利用偏最小二乘法(PLS)和多元线性回归(MLR)进行建模,模型精度通过计算均方根误差值(RMSE)和相关系数(r)来验证。对比发现,使用S-G滤波+一阶导数建立的模型RMSE值最小(RMSE=0.007 0,r=0.9983)。使用SPA降维后的模型要优于全波段PLS模型(RMSE=0.083 3,r=0.920 6)与MLR模型(RMSE=0.099 9,r=0.967 1)。利用SPA提取出的31个特征波长建立的模型仅占全波段的6.05%,并获得了较好的精度。证明了利用光谱检测高含水原油含水率可行性,并且得到了满意的精度,为高含水原油的含水率检测提供了新的方法,为进一步利用近红外光进行高含水原油的快速检测与在线监测提供参考。 展开更多

关键词 近红外光谱 高含水率原油 连续投影算法 偏最小二乘法

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PCA和SPA的近红外光谱识别白菜种子品种研究 被引量：15

4

作者 罗微 杜焱喆 章海亮 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3536-3541,共6页

为了实现对不同品种白菜种子的快速无损鉴别,应用近红外光谱技术获取白菜种子的光谱反射率,首先采用变量标准化校正和多元散射校正对原始光谱进行预处理;其次,采用主成分分析法(PCA)对光谱数据进行聚类分析,从定性分析的角度得到三种不... 为了实现对不同品种白菜种子的快速无损鉴别,应用近红外光谱技术获取白菜种子的光谱反射率,首先采用变量标准化校正和多元散射校正对原始光谱进行预处理;其次,采用主成分分析法(PCA)对光谱数据进行聚类分析,从定性分析的角度得到三种不同白菜种子的特征差异,并采用连续投影算法(SPA)选取特征波长;最后,分别基于全波段光谱、PCA分析得到的前3个主成分变量以及SPA算法选取的特征波长,建立了最小二乘支持向量机(LS-SVM)和偏最小二乘判别(PLS-DA)模型进行白菜种子不同品种的鉴别。从主成分PC1、PC2得分图中可以看出,主成分1和2对不同种类白菜种子具有很好的聚类作用。基于特征波长建立的PLS-DA和LS-SVM模型的判别结果优于基于主成分变量建立的模型,其中基于特征波长建立的LS-SVM模型识别效果最优,建模集和预测集的品种识别率均达到100%。结果表明,通过SPA算法选取的6个特征波长变量能够很好的反映光谱信息,提出的SPA算法结合LS-SVM预测模型能获得满意的分类结果,为白菜种子品种的识别提供了一种新方法。 展开更多

关键词 近红外光谱 主成分分析 连续投影算法 偏最小二乘鉴别 最小二乘支持向量机

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基于ICO-SPA特征提取的近红外高光谱小麦赤霉病粒呕吐毒素含量预测 被引量：8

5

作者 丁静 梁琨 +2 位作者 韩东燊 徐剑宏 沈明霞 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期867-876,共10页

为实现小麦呕吐毒素含量快速检测,采集了120个小麦赤霉病籽粒样本的高光谱图像,分别使用连续投影算法(SPA)、区间组合优化结合连续投影算法(ICO-SPA)对1000~2500nm范围的光谱进行特征波段提取,结合偏最小二乘回归(PLSR)、多元线性回归(M... 为实现小麦呕吐毒素含量快速检测,采集了120个小麦赤霉病籽粒样本的高光谱图像,分别使用连续投影算法(SPA)、区间组合优化结合连续投影算法(ICO-SPA)对1000~2500nm范围的光谱进行特征波段提取,结合偏最小二乘回归(PLSR)、多元线性回归(MLR)和最小二乘支持向量机回归(LS-SVR)模型比较了基于三种特征变量输入的模型预测效果。结果表明,ICO-SPA提取出的22个特征波段能够反映病粒样本中淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素等大分子含量的差异,比单独使用SPA可多提取淀粉含量信息,少提取已经被控制在同一水平的水分含量信息,能更全面真实地反映小麦感染赤霉病后内部大分子成分含量的变化,同时减少水分含量信息对近红外模型的干扰。基于ICO-SPA所选变量的建模效果优于SPA,其中以ICO-SPA-MLR效果最优,预测集相关系数、均方根误差和相对分析误差分别为0.921、0.375mg·kg^-1和2.789。这说明基于近红外高光谱技术结合ICO-SPA-MLR进行小麦赤霉病籽粒呕吐毒素定量检测是可行的。 展开更多

关键词 近红外高光谱 呕吐毒素 定量检测 区间组合优化算法 连续投影算法

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ZY1-02DAHSI影像归一化阴影植被指数NSVI的波段选择及其构建

6

作者 许章华 陈玲燕 +6 位作者 项颂阳 邓西鹏 李一帆 俞辉 贺安琪 李增禄 郭孝玉 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2626-2637,共12页

高光谱影像具有连续的地物光谱信息,在阴影检测方面具有巨大的潜力,而波段冗余度高需进行波段优选。归一化阴影植被指数(NSVI)能够扩大光谱差异,在高光谱影像中应用NSVI将更有效地识别阴影。资源一号02D卫星是我国首颗自主研发并成功运... 高光谱影像具有连续的地物光谱信息,在阴影检测方面具有巨大的潜力,而波段冗余度高需进行波段优选。归一化阴影植被指数(NSVI)能够扩大光谱差异,在高光谱影像中应用NSVI将更有效地识别阴影。资源一号02D卫星是我国首颗自主研发并成功运行的高光谱业务卫星,数据信噪比大、覆盖能力强,对该高光谱影像进行准确的阴影检测具有重要意义。以ZY1-02DAHSI影像为试验数据,提取并分析明亮区植被、阴影区植被及水体的光谱反射率;结合竞争自适应重加权采样(CARS)和连续投影算法(SPA)筛选能够有效区分典型地物的主要波段,综合考虑算法的特性进一步选出特征波段构建NSVI;通过步长法确定最佳阈值对影像进行分类,从像元值分布情况、分类精度和光谱增强效果等对比出构建NSVI的最佳波段,并结合不同的阴影指数、波段和影像进行综合评价,验证该方法的意义及普适性。结果表明:波段32和波段73是构建NSVI的最佳波段,分别对应红光波段和近红外波段;不同波段构建的NSVI分类精度均高于90%,由最佳波段构建的NSVI分类精度为94.33%,Kappa系数为0.8328,分类效果最优;NSVI能够增强典型地物间的光谱差异并缓解归一化植被指数的“易饱和”现象,在该影像中因水体累积产生的小波峰有助于提取水体;在ZY1-02DAHSI影像中NSVI的分类效果优于归一化阴影指数和阴影指数,于另一景影像的分类精度也达到93.55%,Kappa系数为0.8167。由算法筛选出的波段具有一定的代表性,最佳波段构建的NSVI在ZY1-02DAHSI影像中具有较好的阴影检测能力,对高光谱影像阴影检测及构建植被指数具有一定的借鉴和参考意义。 展开更多

关键词 归一化阴影植被指数NSVI ZY1-02DAHSI影像 竞争自适应重加权采样(CARS) 连续投影算法(spa) 阴影检测

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拉曼光谱结合机器学习对植物油的分类鉴别 被引量：2

7

作者 苏东斌 秦嘉桧 李开开 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期274-281,共8页

该研究采集了六类(38个品牌)常见植物油的551份拉曼光谱,并根据光谱数据分别建立了正交偏最小二乘判别和支持向量机模型,对比了连续投影法和竞争性自适应重加权采样法对模型识别正确率的影响。基于算法改进的偏最小二乘判别模型的总体... 该研究采集了六类(38个品牌)常见植物油的551份拉曼光谱,并根据光谱数据分别建立了正交偏最小二乘判别和支持向量机模型,对比了连续投影法和竞争性自适应重加权采样法对模型识别正确率的影响。基于算法改进的偏最小二乘判别模型的总体预测准确率为82.53%、83.13%,低于基于全光谱数据建立的偏最小二乘判别模型。竞争性自适应重加权采样法结合支持向量机对玉米油、橄榄油、葵花籽油和芝麻油的品牌分类测试集正确率均达到100%;椰子油和花生油的测试集正确率为22.22%、63.64%。两类特征提取算法均可以减少建立分类模型所需的变量数目和计算资源,但以提取后变量建立分类模型可能会导致识别正确率下降。在解决样本间相似度较高的多分类问题时,支持向量机模型优于正交偏最小二乘判别模型。正确率差异可能和生产商所使用的生产工艺以及植物油原料相关。面对案件侦办中品牌种类多样的油脂物证,基于拉曼光谱分析和特征提取算法的支持向量机模型可为可食用植物油的无损快速检验提供一定的参考与借鉴。 展开更多

关键词 植物油 拉曼光谱 机器学习 连续投影法 竞争性自适应重加权采样法

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基于高光谱成像技术和连续投影算法检测葡萄果皮花色苷含量 被引量：30

8

作者 吴迪 宁纪锋 +3 位作者 刘旭 梁曼 杨蜀秦 张振文 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期57-61,共5页

应用高光谱成像技术结合连续投影算法(SPA)实现葡萄果皮中花色苷含量的快速无损检测。采集60组样本高光谱图像,获取样本光谱曲线,并采用多元散射校正预处理方法提高信噪比。然后采用SPA选择光谱变量,将其作为多元线性回归(MLR)、偏最小... 应用高光谱成像技术结合连续投影算法(SPA)实现葡萄果皮中花色苷含量的快速无损检测。采集60组样本高光谱图像,获取样本光谱曲线,并采用多元散射校正预处理方法提高信噪比。然后采用SPA选择光谱变量,将其作为多元线性回归(MLR)、偏最小二乘(PLS)模型和BP神经网络(BPNN)的输入变量,分别建立SPAMLR、SPA-PLS和SPA-BPNN模型并与全光谱变量PLS模型相比较。结果表明,SPA-MLR、SPA-BPNN和SPA-PLS模型的预测精度均优于全光谱变量PLS模型,其中SPA-PLS模型获得了最佳预测结果,其预测相关系数Rp和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.900 0和0.550 6。结果表明,利用近红外高光谱成像技术能够有效检测酿酒葡萄果皮中花色苷含量。 展开更多

关键词 酿酒葡萄 花色苷 高光谱图像 连续投影法 偏最小二乘法

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连续投影算法在砂糖橘总酸无损检测中的应用 被引量：38

9

作者 洪涯 洪添胜 +3 位作者 代芬 张昆 陈厚文 李岩 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S2期380-384,共5页

酸度是评价砂糖橘品质的重要指标之一,为了消除光谱变量间的共线性影响、减少建模变量以提高校正速度,该文应用连续投影算法(SPA)对砂糖橘总酸近红外光谱无损检测模型进行优化。利用连接点修正方法修正近红外光谱,结合学生化残差图和模... 酸度是评价砂糖橘品质的重要指标之一,为了消除光谱变量间的共线性影响、减少建模变量以提高校正速度,该文应用连续投影算法(SPA)对砂糖橘总酸近红外光谱无损检测模型进行优化。利用连接点修正方法修正近红外光谱,结合学生化残差图和模型回归图剔除异常样本,利用SPXY(sample set partitioning based on joint x-y distances)方法划分样本集,最后利用SPA进行变量选择,比较SPA选择的变量建模和全光谱变量PLS模型的预测效果,并分析橘皮对总酸模型的预测精度的影响程度。结果表明,只用了全部2001个变量中的9个变量,整果测定酸度情况下的SPA-MLR模型和SPA-PLS模型的预测精度与全部变量PLS模型的预测精度相当,预测相关系数Rp分别为0.829470,0.837095和0.857299。去皮留果肉测定酸度情况下则优选了13个变量,其SPA-MLR模型和SPA-PLS模型的Rp分别为0.819430、0.825277,均比全光谱变量PLS模型的Rp(0.780146)高,SPA算法提高了去皮留果肉测定酸度情况下的模型预测精度。 展开更多

关键词 水果 无损检测 近红外光谱法 连续投影算法 变量选择 砂糖橘 总酸

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连续投影算法在近红外光谱校正模型优化中的应用 被引量：52

10

作者 陈斌 孟祥龙 王豪 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期66-69,共4页

主要从减少变量、提高校正速度的角度,采用了一种新的变量提取方法——连续投影算法(successive projections algorithm)来优化白酒酒精度的近红外光谱定量模型,对于异常样品的剔除沿用了T2椭圆法,使模型更具代表性和稳健性,只用了全部... 主要从减少变量、提高校正速度的角度,采用了一种新的变量提取方法——连续投影算法(successive projections algorithm)来优化白酒酒精度的近红外光谱定量模型,对于异常样品的剔除沿用了T2椭圆法,使模型更具代表性和稳健性,只用了全部变量的1.17%(9个变量)建立模型,其预测相关系数0.9477,得到了较好的预测效果,并与采用经无信息变量消除法进行波长优选后的偏最小二乘(partial least-squares)方法建立的校正模型做了比较,进一步证明这种算法是切实可行的。 展开更多

关键词 连续投影算法 近红外光谱 偏最小二乘法 白酒

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基于变量选择的蚕茧茧层量可见-近红外光谱无损检测 被引量：25

11

作者 黄凌霞 吴迪 +4 位作者 金航峰 赵丽华 何勇 金佩华 楼程富 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期231-236,共6页

以蚕茧茧层量为研究对象,研究了基于可见-近红外光谱技术的蚕茧茧层量无损检测方法。采用最小二乘支持向量机(least square-support vector machine,LS-SVM)建立可见-近红外光谱模型。采用无信息变量消除算法(uninformative variable el... 以蚕茧茧层量为研究对象,研究了基于可见-近红外光谱技术的蚕茧茧层量无损检测方法。采用最小二乘支持向量机(least square-support vector machine,LS-SVM)建立可见-近红外光谱模型。采用无信息变量消除算法(uninformative variable elimination,UVE)与连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)相结合选取光谱有效波长。结果表明,基于UVE-SPA法进行变量选择,最终将原始光谱的600个光谱变量减少到了8个(673,937,963,982,989,992,995和1008nm)。基于此8个变量建立的LS-SVM模型得到了预测集的确定系数(Rp2)为0.5354,误差均方根(RMSEP)为0.0373的预测结果。表明可见-近红外光谱可以用于对蚕茧的茧层量进行无损检测,同时UVE-SPA是一种有效的光谱变量选择方法。 展开更多

关键词 近红外光谱 无损检测 模型分析 蚕茧 茧层量 无信息变量消除算法(UVE) 连续投影算法(spa)

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可见-近红外光谱分析技术对鱼油掺假定量快速无损检测方法研究 被引量：11

12

作者 张瑜 谈黎虹 +1 位作者 曹芳 何勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1532-1536,共5页

对掺入不同含量大豆油和菜籽油的鱼油进行鱼油掺假含量的可见-近红外光谱(Vis-NIR)研究。向3个不同品牌鱼油中分别掺入不同比例的大豆油,另外3个不同品牌中分别掺入不同比例的菜籽油,共获得300个样本。对所采集样本的光谱数据分别采用... 对掺入不同含量大豆油和菜籽油的鱼油进行鱼油掺假含量的可见-近红外光谱(Vis-NIR)研究。向3个不同品牌鱼油中分别掺入不同比例的大豆油,另外3个不同品牌中分别掺入不同比例的菜籽油,共获得300个样本。对所采集样本的光谱数据分别采用原始光谱,以及平滑,变量标准化(SNV),多元散射校正(MSC),一阶求导和二阶求导等预处理算法进行处理后,建立偏最小二乘回归(PLSR)模型。基于全波段光谱的鱼油中大豆油和菜籽油掺假含量预测的最优模型分别为全波段PLSR模型和MSC-PLSR模型,其预测相关系数(Rp)分别达到0.938 6和0.959 3。进一步采用连续投影算法(SPA)分析鱼油中大豆油和菜籽油掺假样品的光谱,并分别获得了11个和15个光谱特征波长变量。基于特征变量的PLSR模型的Rp分别为0.941 2和0.932 6。试验研究表明,可以采用Vis-NIR技术实现对鱼油掺假物含量的检测。 展开更多

关键词 鱼油 掺假 可见-近红外光谱(Vis-NIR) 连续投影算法(spa)

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基于无信息变量消除法和连续投影算法的可见-近红外光谱技术白虾种分类方法研究 被引量：50

13

作者 吴迪 吴洪喜 +2 位作者 蔡景波 黄振华 何勇 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期423-427,共5页

应用无信息变量消除法结合连续投影算法对可见-近红外光谱区进行有效波长的选择,选择后的波长作为输入变量建立最小二乘-支持向量机模型,对白虾属中三种典型种,脊尾白虾、秀丽白虾和东方白虾进行鉴别分类.实验采用Kennard-Stone算法选取... 应用无信息变量消除法结合连续投影算法对可见-近红外光谱区进行有效波长的选择,选择后的波长作为输入变量建立最小二乘-支持向量机模型,对白虾属中三种典型种,脊尾白虾、秀丽白虾和东方白虾进行鉴别分类.实验采用Kennard-Stone算法选取150个样本作为建模集,50个样本作为预测集,通过UVE-SPA优选了数值分别为392、431、517、551、595、627、676、734、760、861、943和1018 nm的12个波长为LS-SVM的输入变量,建立了白虾种分类模型.该模型对50个预测集样本检验的准确率达到了92.00%.结果表明,采用可见-近红外光谱对白虾种进行鉴别是可行的,UVE-SPA能够有效地进行波长选择,使LS-SVM模型获得最优的分类结果. 展开更多

关键词 可见-近红外光谱 无信息变量消除 连续投影算法 最小二乘-支持向量机

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基于可见-近红外光谱技术的水稻穗颈瘟染病程度分级方法研究 被引量：22

14

作者 吴迪 曹芳 +3 位作者 张浩 孙光明 冯雷 何勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3295-3299,共5页

采用Vis-NIR技术对水稻穗颈瘟染病程度分级方法进行了研究。分别基于原始光谱,变量标准化(SNV)预处理后和多元散射校正(MSC)预处理后的光谱,应用无信息变量消除法(UVE)结合连续投影算法(SPA)对Vis-NIR光谱区进行有效波长的选择。选择后... 采用Vis-NIR技术对水稻穗颈瘟染病程度分级方法进行了研究。分别基于原始光谱,变量标准化(SNV)预处理后和多元散射校正(MSC)预处理后的光谱,应用无信息变量消除法(UVE)结合连续投影算法(SPA)对Vis-NIR光谱区进行有效波长的选择。选择后的波长作为输入变量建立最小二乘-支持向量机(LS-SVM)模型。结果表明SNV-UVE-SPA建立的LS-SVM模型预测效果最好。通过SNV-UVE-SPA从全波段600个波长中选择了6个最能够反应光谱信息的波长(459,546,569,590,775和981nm)。SNV-UVE-SPA-LS-SVM组合模型对预测集样本预测得到的确定系数(Rp2),预测集的预测标准差(RMSEP)和剩余预测偏差(RPD)分别达到了0.979,0.507和6.580。结果表明,采用Vis-NIR光谱技术对水稻穗颈瘟染病程度进行分级是可行的。通过UVE-SPA得到的有效波长能够很好地代替全波长。 展开更多

关键词 Vis-NIR光谱 水稻穗颈瘟 无信息变量消除法 连续投影算法 变量选择

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小波变换和连续投影算法在火龙果总酸无损检测中的应用 被引量：11

15

作者 罗霞 洪添胜 +4 位作者 罗阔 代芬 吴伟斌 梅慧兰 林凛 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1345-1351,共7页

应用可见/近红外光谱技术、小波变换（WT）和连续投影算法（SPA）,对火龙果总酸含量（TA）进行精确、快速的无损检测,为火龙果内部品质无损检测提供科学依据。利用Maya2000光纤光谱仪采集380~1 099nm范围的火龙果漫反射光谱数据,通过WT... 应用可见/近红外光谱技术、小波变换（WT）和连续投影算法（SPA）,对火龙果总酸含量（TA）进行精确、快速的无损检测,为火龙果内部品质无损检测提供科学依据。利用Maya2000光纤光谱仪采集380~1 099nm范围的火龙果漫反射光谱数据,通过WT消噪、SPA优选波长和偏最小二乘回归（PLSR）分析方法,建立了火龙果总酸的定量预测模型。试验结果表明：经过WT消噪联合SPA优选波长压缩光谱变量后建立的WT-SPA-PLSR模型,预测精度都高于全谱PLSR模型。由全部样本的原始光谱变量作为输入变量建立PLSR模型的预测相关系数（R_p）为0.851 394,预测均方根误差（RMSEP）为0.086 848;全部样本的原始光谱数据使用dbN（N=2,3,…,10）小波进行分解消噪,其中消噪效果最优的是db4小波2层分解（db4-2）,WT-PLSR模型的Rp为0.915 635,RMSEP为0.066 752,小波变换消噪后的光谱预测模型精度明显提高;原始光谱经过db10-3小波消噪联合SPA算法,从570个光谱变量中优选出530,545,604,626,648,676,685,695,730,897,972,1 016nm共12个变量作为输入变量,建立WT-SPA-PLSR预测模型,模型的RP为0.882 83,RMSEP为0.077 39。SPA算法适合火龙果TA模型的光谱变量选择,能够有效提取与总酸相关度高的波长变量,增加了预测模型的精度和稳定性。研究结果表明小波变换技术联合连续投影算法的漫反射近红外光谱无损检测火龙果总酸含量具有可行性。 展开更多

关键词 可见/近红外光谱技术 无损检测 小波变换(WT) 连续投影算法(spa) 火龙果 总酸(TA)

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基于近红外透射光谱的黄酒酒精度、酸度检测模型研究 被引量：19

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作者 胡小邦 吕进 +3 位作者 刘辉军 施秧 刘铁兵 李博斌 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期122-127,共6页

本文利用近红外（NIR）透射光谱分析技术结合连续投影算法（SPA）建立了黄酒中酒精度、酸度定量检测模型。为考察不同类黄酒对模型精度的影响，对比研究了干型、半干型黄酒样品的分类及混合偏最小二乘法（PLS）模型，确定了黄酒中酒精... 本文利用近红外（NIR）透射光谱分析技术结合连续投影算法（SPA）建立了黄酒中酒精度、酸度定量检测模型。为考察不同类黄酒对模型精度的影响，对比研究了干型、半干型黄酒样品的分类及混合偏最小二乘法（PLS）模型，确定了黄酒中酒精度和酸度的最佳建模方式。应用SPA对样品近红外全波段（800～2500nm）进行优化，建立的SPA—PLS模型效果优于全波段PLS模型。干黄酒酒精度、半干黄酒酒精度和两类黄酒酸度SPA—PLS模型的R分别为0．983、0．993和0．943，RMSECV分别为0．174、0．189和0．258。结果表明，分类建模显著提高了黄酒酒精度模型检测精度，混合建模能改善酸度模型精度；应用SPA对模型优化，简化了模型且提高了模型精度及稳健性。研究结果为建立稳健的黄酒品质近红外检测应用模型提供了有效方法，对黄酒品质在线检测模型的研究具有参考价值。 展开更多

关键词 近红外光谱 连续投影算法 黄酒酒精度 黄酒酸度 分类模型

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食用油脂酸值近红外光谱特征波长优选 被引量：9

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作者 王立琦 刘亚楠 +3 位作者 张?青 崔?月 葛慧芳 于殿宇 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第16期205-210,共6页

以近红外光谱快速检测大豆油脂酸值为目标,研究间隔偏最小二乘（interval partial least square,i PLS）结合遗传算法（genetic algorithm,GA）及连续投影算法（successive projection algorithm,SPA）的特征波长变量优选方法。制备不... 以近红外光谱快速检测大豆油脂酸值为目标,研究间隔偏最小二乘（interval partial least square,i PLS）结合遗传算法（genetic algorithm,GA）及连续投影算法（successive projection algorithm,SPA）的特征波长变量优选方法。制备不同酸值的大豆油脂样品100个,并在4 000~12 000 cm^-1范围内采集了油样的近红外透射光谱。首先用i PLS法从原始光谱中初步筛选出4 540~5 346 cm^-1和6 807~7 004 cm^-1组合特征波段,R2和预测均方根误差（root mean square error of prediction,RMSEP）分别为0.978 9和0.064 3;然后分别用GA和SPA从特征光谱区域中筛选出与油脂酸值密切相关的特征波长变量,从GA和SPA 2种选择结果中各选取前6个波长点,以12个特征波长变量建立PLS校正模型,其R2和RMSEP分别为0.985 9和0.045 1。研究表明,在油脂酸值近红外光谱分析中,采用i PLS-GASPA相结合的方法进行特征波长选择能有效去除冗余信息,降低模型复杂度,可为快速无损检测油脂酸值提供重要理论依据。 展开更多

关键词 油脂酸值 近红外光谱 特征波长变量 间隔偏最小二乘 遗传算法 连续投影算法

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基于可见-近红外光谱的砂糖橘总酸无损检测 被引量：7

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作者 代芬 洪添胜 +2 位作者 罗霞 洪涯 李岩 《华中农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期518-523,共6页

以砂糖橘为对象,建立基于可见-近红外光谱的砂糖橘总酸含量的无损检测方法。试验采集170个完整砂糖橘的500～2 500nm漫反射光谱,然后采用滴定法测定总酸含量。采用Sym8小波变换对光谱进行去噪预处理,并采用连续投影算法(successive proj... 以砂糖橘为对象,建立基于可见-近红外光谱的砂糖橘总酸含量的无损检测方法。试验采集170个完整砂糖橘的500～2 500nm漫反射光谱,然后采用滴定法测定总酸含量。采用Sym8小波变换对光谱进行去噪预处理,并采用连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)结合间隔偏最小二乘法(interval partialleast squares,iPLS)优选波长,最终建立BPNN和偏最小二乘法(partial least squares method,PLS)总酸预测模型。结果表明:砂糖橘光谱的小波去噪方法产生的信噪比均值SNR=175.291 1,去噪信号与原始信号间的均方根误差均值RMSE=0.000 13,性能优于常规去噪方法。SPA与iPLS相结合构成的反向偏最小二乘法(back-ward interval partial least squares,BiPLS)_SPA波长选择法能将光谱变量从2 001个压缩到14个,能简化模型并提高建模精度和稳定性。BPNN模型具有更好的非线性映射能力,基于这14个变量的BPNN总酸预测模型的预测相关系数Rp=0.867,预测均方根误差RMSEP=0.061 6,性能优于线性的PLS模型。 展开更多

关键词 近红外光谱 小波去噪 连续投影算法 砂糖橘 总酸含量 无损检测

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K均值算法结合连续投影算法应用于土壤速效钾含量的高光谱分析 被引量：11

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作者 朱淑鑫 杨宸 +3 位作者 顾兴健 张永春 艾玉春 徐焕良 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期358-365,共8页

为解决在土壤速效钾含量的高光谱定量预测分析过程中,光谱数据维数高、冗余度较大等问题,提出了一种结合K均值算法(K-means)和连续投影算法(SPA)的高光谱特征波段选择方法。该算法首先将全波段数据分别根据不同的距离度量进行K-means聚... 为解决在土壤速效钾含量的高光谱定量预测分析过程中,光谱数据维数高、冗余度较大等问题,提出了一种结合K均值算法(K-means)和连续投影算法(SPA)的高光谱特征波段选择方法。该算法首先将全波段数据分别根据不同的距离度量进行K-means聚类分析,之后对聚类后的每个波段簇分别使用SPA法提取其中的特征波段。对全波段组合、传统SPA法提取的特征波段组合以及结合K-means聚类与SPA法提取的特征波段组合分别建立土壤速效钾含量的BP神经网络预测模型,通过对比模型预测效果来比较特征波段选择方法的性能。以盐城市348份土壤样品进行试验,结果表明,结合K均值算法与连续投影算法的特征波段选择方法可以有效地解决光谱预测分析过程中的数据冗余问题,实现对土壤速效钾含量快速精确预测分析。 展开更多

关键词 土壤 高光谱 连续投影法(spa) K-means聚类分析法 BP神经网络模型

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利用高光谱近红外波段的腊肠品质分级研究 被引量：8

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作者 龚爱平 王琦 邵咏妮 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2556-2559,共4页

高光谱图像作为一种快速无损的分析技术在食品行业中得到广泛应用。腊肠(sausage)是一个非常古老的食物生产和肉食保存技术,中国的腊肠有着悠久的历史。我国商业行业标准SB/T10003—92按腊肠的理化特征,将腊肠分为优级,一级,二级。针对... 高光谱图像作为一种快速无损的分析技术在食品行业中得到广泛应用。腊肠(sausage)是一个非常古老的食物生产和肉食保存技术,中国的腊肠有着悠久的历史。我国商业行业标准SB/T10003—92按腊肠的理化特征,将腊肠分为优级,一级,二级。针对腊肠在近红外(NIR)波段的高光谱信息,采用连续投影算法(SPA)进行特征波段的提取,分别建立了腊肠等级判别模型PLSR(基于全波段的模型)与SPA-MLR(基于特征波段的模型)。其中,基于特征波长的SPA-MLR模型的预测决定系数达到0.929,判别正确率100%。表明采用高光谱图像的近红外波谱信息能够实现腊肠品质的快速、无损分析。 展开更多

关键词 广式腊肠 近红外(NIR)波谱信息 连续投影算法(spa) 偏最小二乘法算法(PLSR)

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