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基于PLS与CNN的甘薯淀粉掺假鉴别及量化比较
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作者 夏珍珍 张博源 +5 位作者 郑丹 陶明芳 张仙 廖先清 余琼卫 彭西甜 《食品科学》 北大核心 2025年第20期327-336,共10页
本研究提出一种基于近红外光谱(near-infrared spectroscopy,NIR)和一维卷积神经网络(one-dimension convolutional neural network,1D-CNN)的甘薯淀粉掺假鉴别与定量的分析方法。为实现甘薯淀粉在不同种类和掺假比例下的定性定量分析,... 本研究提出一种基于近红外光谱(near-infrared spectroscopy,NIR)和一维卷积神经网络(one-dimension convolutional neural network,1D-CNN)的甘薯淀粉掺假鉴别与定量的分析方法。为实现甘薯淀粉在不同种类和掺假比例下的定性定量分析,分别采集甘薯、玉米、土豆、木薯等纯薯类淀粉和以10%为梯度制备的不同比例掺假甘薯淀粉的原始光谱。分别运用一阶导数(first-order derivative,1st)、连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)、多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)和标准正态变换(standard normal variate transformation,SNV)进行光谱预处理,利用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)算法将预处理前后的光谱作为1D-CNN的输入信号构建薯类淀粉分类模型和甘薯淀粉含量预测模型,并将光谱预处理前后的1D-CNN建模效果与传统的偏最小二乘(partial least squares,PLS)建模结果进行比较。结果表明,不同的光谱预处理方法可以不同程度地提高分类模型和定量模型的准确度,其中1st和CWT方法的效果要优于MSC和SNV方法。分类模型中,1D-CNN方法的预测精度较PLS方法更高;预测集中,样品光谱预处理后使用1D-CNN对不同薯类淀粉预测正确率达到100%;定量模型中,PLS方法和1D-CNN方法均可实现单一混合淀粉掺假情况下甘薯淀粉含量的精准预测,而且PLS和1D-CNN模型的预测集决定系数和预测集均方根误差相近。与PLS方法相比,1D-CNN方法在分类上的效果要优于定量效果。本研究表明NIR、1D-CNN和PLS相结合可以实现掺假薯类淀粉的鉴别和其中甘薯淀粉含量的量化,对市场中薯类淀粉掺假的质量安全筛查具有现实意义。 展开更多
关键词 近红外光谱 甘薯淀粉 淀粉掺假 卷积神经网络 偏最小二乘
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融合OMP和PLS的粮食作物近红外光谱变量选择
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作者 李四海 朱刚 +1 位作者 刘明奇 董雯 《中国粮油学报》 北大核心 2025年第1期220-224,共5页
为进一步解决正交匹配追踪算法用于近红外光谱定量分析时存在的偏差小、方差大、选择变量较多、模型容易过拟合的问题,提出了一种融合正交匹配追踪和偏最小二乘回归的正交匹配偏最小二乘变量选择方法OMPLS(Orthogonal matching pursuit ... 为进一步解决正交匹配追踪算法用于近红外光谱定量分析时存在的偏差小、方差大、选择变量较多、模型容易过拟合的问题,提出了一种融合正交匹配追踪和偏最小二乘回归的正交匹配偏最小二乘变量选择方法OMPLS(Orthogonal matching pursuit based partial least squares regression)。OMPLS为前向变量选择方法,算法根据OMP回归系数绝对值大小评价光谱变量重要性,使用偏最小二乘回归和贝叶斯信息准则确定剩余光谱变量中的重要变量,最终得到满足给定数量要求的最优变量集合。分别在corn数据集和wheat kernels数据集上进行变量选择实验,根据选择变量个数、RMSEC和RMSEP比较PLS、OMP、OMPLS 3种变量选择方法的性能。实验结果表明:OMPLS方法在corn数据集和Wheat kernels数据集上选择变量个数、RMSEP值均小于OMP方法,表明模型泛化能力有了一定程度的提高。OMPLS变量选择方法以BIC指标作为模型选择准则,在模型复杂度和预测能力之间取得平衡。与OMP方法相比,能够进一步减少选择变量的数量,防止过拟合,提高模型的预测能力和可解释性。 展开更多
关键词 近红外光谱 变量选择 正交匹配追踪 偏最小二乘 贝叶斯信息准则
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XRD结合PLS测定复合含能材料中CL-20的晶型含量
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作者 周利园 王德祥 +3 位作者 张天龙 刘国权 李华 汤宏胜 《火炸药学报》 北大核心 2025年第8期756-762,I0003,共8页
为了解决复合含能材料中CL-20晶型定量分析问题,提出了一种基于X射线衍射(XRD)结合偏最小二乘(PLS)的定量分析方法;制备了不同晶型CL-20与DA基药混合的复合含能材料样品,采集了XRD谱图,并结合多种数据预处理(MSC、SNV、D1st、D2nd、WT)... 为了解决复合含能材料中CL-20晶型定量分析问题,提出了一种基于X射线衍射(XRD)结合偏最小二乘(PLS)的定量分析方法;制备了不同晶型CL-20与DA基药混合的复合含能材料样品,采集了XRD谱图,并结合多种数据预处理(MSC、SNV、D1st、D2nd、WT)和变量选择方法(SIPLS、BIPLS、CARS)对模型性能进行优化。结果表明,MSC-CARS-PLS模型对ε-CL-20和CL-20总含量的预测性能最优,其决定系数(R_(p)^(2))分别为0.9862和0.9759,对应的均方根误差(RMSE_(p))分别为0.5901和0.5276;将该模型应用于实际生产的复合含能材料样品中,预测结果与参考值高度一致,验证了其在CL-20晶型定量分析中的准确性与实用性;说明此方法是一种快速、准确的CL-20晶型定量分析方法。 展开更多
关键词 分析化学 偏最小二乘 pls X射线衍射 定量分析 CL-20 变量选择
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基于PLS-SEM的生态系统健康变化及驱动因素分析——以京津冀地区为例
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作者 闫语 秦耀伟 +4 位作者 赵振宇 东嘉琪 李双江 曹建生 肖捷颖 《环境工程技术学报》 北大核心 2025年第4期1387-1397,共11页
明确区域生态系统健康时空变化及其驱动因素影响途径,对生态系统管理和恢复具有重要意义。基于“活力-组织-弹性-服务”模型,评估2000—2022年京津冀地区生态系统健康水平,从全局和分区(山区、平原)角度分析其动态演变特征,利用偏最小二... 明确区域生态系统健康时空变化及其驱动因素影响途径,对生态系统管理和恢复具有重要意义。基于“活力-组织-弹性-服务”模型,评估2000—2022年京津冀地区生态系统健康水平,从全局和分区(山区、平原)角度分析其动态演变特征,利用偏最小二乘-结构方程模型(PLS-SEM)分析人为与自然因素对生态系统健康的影响路径,运用最优参数地理探测器模型识别主要驱动因子。结果表明:2000—2022年京津冀地区生态系统健康呈改善趋势,其中山区持续增长,平原为先降后升,空间分布呈山区高平原低的特征,山区北部和西部生态系统健康改善显著;人类活动对生态系统健康产生的负面影响高于自然因素产生的正面影响,全局和山区的地形和植被覆盖产生较高正面影响,景观组成则产生了显著的直接负面影响,而社会经济因素产生间接负面影响;平原地区景观组成、地形和植被覆盖因素均产生较高的直接正面影响,社会经济则产生为显著负面影响。单因子分析表明,林地及建设用地占比、坡度和高程是全局生态系统健康的主要驱动因子,林地占比、耕地占比、建设用地占比和归一化植被指数为山区的主要驱动因子,而建设用地占比、归一化植被指数和夜间灯光为平原的主要驱动因子。建议基于山区与平原生态系统健康驱动因子分区施策,加强山区生态保护政策的实施,优化平原地区土地利用与植被覆盖,以实现区域生态可持续发展。 展开更多
关键词 生态系统健康 “活力-组织-弹性-服务”模型 驱动因素 偏最小二乘-结构方程模型(pls-SEM) 京津冀地区
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基于PRE-PLS的XRF煤炭灰分智能预测算法
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作者 孙明 廖祥国 +6 位作者 王邵康 高单 孙嘉悦 黄筱俊 何光明 李博昊 吴威辰 《金属矿山》 北大核心 2025年第9期176-183,共8页
煤炭灰分值是衡量煤炭质量的关键指标之一,灰分含量和性质对燃烧设备、环境、后续的加工利用都有着极大影响。针对目前煤炭灰分检测方法的滞后性、劳动密集型问题,提出了一种基于XRF光谱的预处理(Preprocessing,PRE)与偏最小二乘法(Part... 煤炭灰分值是衡量煤炭质量的关键指标之一,灰分含量和性质对燃烧设备、环境、后续的加工利用都有着极大影响。针对目前煤炭灰分检测方法的滞后性、劳动密集型问题,提出了一种基于XRF光谱的预处理(Preprocessing,PRE)与偏最小二乘法(Partial Least Squares,PLS)相结合的XRF煤炭灰分智能预测算法。通过将XRF技术获取煤炭样品的光谱数据输入PLS主模型初步预测灰分,再将相关校正参数输入补偿优化模型中,最终将两者相加得到预测灰分值。试验结果表明:相对于偏最小二乘法回归、神经网络回归模型,PRE-PLS模型决定系数为0.9951,均方根误差为0.9411,平均绝对误差为0.7332%,表明该模型具备较高的精度,能够胜任现场检测工作,为生产提供可靠指导。 展开更多
关键词 X 射线荧光光谱(XRF) 煤炭 灰分预测 偏最小二乘法(pls) 光谱预处理
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基于1DCNN和PLSDA酸枣仁真伪高光谱图像鉴别中的关键特征分析
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作者 赵昕 石玉娜 +5 位作者 刘怡彤 姜洪喆 褚璇 赵志磊 王宝军 陈晗 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第3期869-877,共9页
酸枣仁因其养心益肝的功效,是安神助眠类保健品和中药制剂的重要原料。目前市售酸枣仁掺假现象严重,极大损害了消费者利益,扰乱了市场秩序。传统人工检测或基于实验室的高效液相色谱方法存在效率低,推广难的问题。本研究基于卷积神经网... 酸枣仁因其养心益肝的功效,是安神助眠类保健品和中药制剂的重要原料。目前市售酸枣仁掺假现象严重,极大损害了消费者利益,扰乱了市场秩序。传统人工检测或基于实验室的高效液相色谱方法存在效率低,推广难的问题。本研究基于卷积神经网络和偏最小二乘判别提出了一种高光谱成像酸枣仁真伪鉴别方法,并对两类模型中的关键光谱特征进行了讨论研究,为后续多光谱系统和便携式仪器开发提供借鉴。提取酸枣仁及其常见伪品(理枣仁、兵豆和枳椇子)高光谱图像(400~1000 nm)中所有单籽粒的平均光谱。基于平均光谱分别建立偏最小二乘判别分析(PLSDA)模型和一维卷积神经网络(1DCNN)模型。PLSDA建模前采用竞争性自适应重加权算法(CARS)挑选特征波长。在1DCNN模型中添加了自定义波长选择层,并对卷积层和全连接层输出结果应用t分布随机邻域嵌入(t-SNE)进行可视化分析。为了与CARS-PLSDA模型进行有效对比,构建了基于五个波长的5W-1DCNN模型。结果表明CARS-PLSDA和1DCNN模型都能获得理想的预测效果,校正集和预测集分类正确率均在99%以上。对比CARS与自定义层挑选的特征波长,670、721和850 nm附近的波长在两种模型中均具有重要作用。研究结果为酸枣仁真伪快速鉴别的多光谱和便携式检测设备提供参考。 展开更多
关键词 高光谱成像 一维卷积神经网络 t分布随机邻域嵌入 偏最小二乘法判别分析
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Vis-NIR光谱无约束MW-PLS方法及其在血清胆红素分析的应用
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作者 谭辉 潘涛 《分析测试学报》 北大核心 2025年第6期1183-1189,共7页
移动窗口-偏最小二乘(MW-PLS)采用有约束的双参数(起点波长、波长数)搜索,遍历所有子波段,是光谱分析的有效波段筛选方法。该文将MW-PLS扩展为无约束参数搜索,记为无约束MW-PLS(UMWPLS),其兼顾前向和后向优化,可优选双波段组合。分别采... 移动窗口-偏最小二乘(MW-PLS)采用有约束的双参数(起点波长、波长数)搜索,遍历所有子波段,是光谱分析的有效波段筛选方法。该文将MW-PLS扩展为无约束参数搜索,记为无约束MW-PLS(UMWPLS),其兼顾前向和后向优化,可优选双波段组合。分别采用MW-PLS和UMW-PLS方法,建立了血清胆红素指标间接胆红素(IBil)、直接胆红素(DBil)和总胆红素(TBil)的可见-近红外(Vis-NIR)光谱模型。对于每个指标,最优2nd UMW-PLS和3rd UMW-PLS模型分别优选到双波段和三波段组合,严格优于最优MW-PLS模型,波长复杂性依次下降。经外部检验,三指标的最优3rd UMW-PLS模型的偏差性能比(RPD)分别为3.0、3.2和5.8,表明Vis-NIR光谱可用于胆红素指标IBil、DBil和TBil的无试剂同时定量分析。提出的UMW-PLS是一种简洁有效的多波段优选策略。 展开更多
关键词 可见-近红外光谱分析 间接胆红素 直接胆红素 总胆红素 无约束移动窗口-偏最小二乘 多波段优选策略
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基于PLS-SEM的民航运输企业碳排放影响因素研究
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作者 张柳坤 赵佳妮 《环境工程技术学报》 北大核心 2025年第4期1144-1150,共7页
我国民航企业在发展和运营过程中会消耗大量的能源,因此肩负着碳减排的重要责任。以2015—2023年我国民航主要企业的绩效作为研究对象,选取机队规模、航班数、客运量和货运量等10个指标作为观测变量指标,并且将这些观测变量作为运营水... 我国民航企业在发展和运营过程中会消耗大量的能源,因此肩负着碳减排的重要责任。以2015—2023年我国民航主要企业的绩效作为研究对象,选取机队规模、航班数、客运量和货运量等10个指标作为观测变量指标,并且将这些观测变量作为运营水平、运输能力、企业规模、碳排放的反映指标。利用偏最小二乘结构方程模型分析民航企业碳排放各影响因素的作用路径和效应。结果表明,运营水平直接正向影响碳排放,直接效应为0.753。运营水平在企业规模和运输能力对碳排放的影响起到完全正向的中介作用,中介效应分别为0.349和0.382。根据研究结果做出分析与解释,并对我国民航企业提出相关的建议。 展开更多
关键词 民航运输 民航企业 碳排放 影响因素 偏最小二乘结构方程模型 中介效应
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基于混合蝙蝠智能算法优化PLSR的柑橘叶片氮含量预测方法
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作者 刘霞 周凌霄 +4 位作者 夏心杰 韩如婷 吕强 谢让金 易时来 《西南大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第2期160-170,共11页
高光谱成像技术具有快速、无损检测的特点,尤其在农作物生长监测方面具有广阔的应用前景。叶片氮含量是评估作物生长状况的重要指标之一,对诊断作物生长状况和制定精准施肥策略至关重要。通过获取柑橘叶片高光谱和检测叶片氮含量,探索... 高光谱成像技术具有快速、无损检测的特点,尤其在农作物生长监测方面具有广阔的应用前景。叶片氮含量是评估作物生长状况的重要指标之一,对诊断作物生长状况和制定精准施肥策略至关重要。通过获取柑橘叶片高光谱和检测叶片氮含量,探索二者的数学关系与模型,旨在建立柑橘叶片氮含量高光谱监测技术。为提升高光谱数据建模的精度,采用了标准正态变量变换(SNV)、平滑滤波函数(SG)等方法去除光谱数据中的噪声。利用竞争自适应加权采样法(CARS)和连续投影算法(SPA)筛选出与叶片氮含量关联度高的特征波段,结合偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机回归(SVR)、基于遗传算法(GA)和蝙蝠算法(BA)等对PLSR进行智能优化(O-PLSR)后预测叶片氮含量。结果表明:与SVR模型相比,PLSR模型呈现更高的精度;结合GA和BA算法对PLSR模型进行优化处理,进一步提高了建模精度,相较原始PLSR模型,决定系数(R^(2))最高提高了14.8%,且经SG滤波、CRAS特征波段选取、O-PLSR优化后的模型(SG-CRAS-O-PLSR)表现出最优的估算性能,其R^(2)、均方根误差分别为0.94和0.55。由此可见,建立的SG-CARS-O-PLSR模型具有较高的精度,可为今后推进实施果园信息化与智能化精准高效施肥管理提供理论依据和技术支持。 展开更多
关键词 柑橘 高光谱成像技术 叶片氮含量 偏最小二乘回归
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近红外光谱测定黄水酸度的iPLS-iNSGA-III联合特征筛选方法
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作者 张贵宇 向星睿 +3 位作者 张磊 王怡博 严俊 张云龙 《食品科学》 北大核心 2025年第17期283-291,共9页
针对传统化学方法测定黄水酸度存在费时费力的困境,利用近红外光谱技术和偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)算法实现发酵过程黄水酸度的快速无损检测。采用Savitzky-Golay卷积平滑对黄水原始光谱进行预处理削弱噪... 针对传统化学方法测定黄水酸度存在费时费力的困境,利用近红外光谱技术和偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)算法实现发酵过程黄水酸度的快速无损检测。采用Savitzky-Golay卷积平滑对黄水原始光谱进行预处理削弱噪声影响后,为简化模型和提高预测性能,采用波段和波点筛选方法联合筛选黄水光谱特征波数。先通过区间偏最小二乘(interval partial least squares,iPLS)、联合区间偏最小二乘、反向区间偏最小二乘3种波段筛选方法对黄水酸度特征区间进行初步定位,然后引入多目标优化思想,使用基于混沌初始化和自适应变异算子改进的非支配排序遗传算法III(improved non-dominated sorting genetic algorithm III,iNSGA-III)进行二次波点筛选。结果表明,基于iPLS-iNSGA-III筛选的70个特征波数的建立的PLSR模型对黄水酸度预测效果最佳,相较于原始全光谱建模,决定系数R2 p从0.7576提升到0.9309,预测均方根误差从0.8250 mmol/100 g降低到0.4394 mmol/100 g。该研究为白酒发酵副产物黄水酸度的快速、无损检测提供理论参考。 展开更多
关键词 黄水 酸度 近红外光谱 特征筛选 偏最小二乘回归 非支配排序遗传算法
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利用CPO-PLSR建模优化的高光谱成像技术测定砀山酥梨可溶性固形物含量
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作者 褚家辉 蒙庆华 +5 位作者 吴哲锋 陈颖杰 梁莲强 韦家乐 黄玉清 李钰 《果树学报》 北大核心 2025年第9期2179-2191,共13页
【目的】探讨高光谱成像技术在砀山酥梨可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)快速测定中的应用。【方法】通过高光谱成像系统和全自动折光仪获取砀山酥梨表面反射光谱与SSC数据,并采用中心化(Centered)和移动窗口平滑(Moving A... 【目的】探讨高光谱成像技术在砀山酥梨可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)快速测定中的应用。【方法】通过高光谱成像系统和全自动折光仪获取砀山酥梨表面反射光谱与SSC数据,并采用中心化(Centered)和移动窗口平滑(Moving Average,MA)进行数据预处理。采用连续投影算法(Sequentially Projected Algorithm,SPA)、竞争自适应重加权采样算法(Competitive Adaptive Reweighted Sampling,CARS)和改进无信息变量消除算法(Improved Modified Uninformative Variable Elimination,imUVE)提取特征波长,结合冠豪猪优化算法(Crested Porcupine Optimizer,CPO)与偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)建立CPO-PLSR回归模型。【结果】CPO-PLSR模型相较于传统的PLSR模型展现出了更优的性能,在采用SPA提取特征波长后,模型的预测性能达到最佳状态。预测集决定系数R_(P)^(2)、均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)、残差预测偏差(residual prediction deviation,RPD)分别为0.69101、0.30764和1.81840。【结论】该方法为砀山酥梨SSC的快速测定提供了有效的技术方案。 展开更多
关键词 砀山酥梨 高光谱成像 可溶性固形物含量 冠豪猪优化算法 偏最小二乘回归算法
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Development a Spectrophotometric of Fe(Ⅲ), Al(Ⅲ) and Cu(Ⅱ) Using Eriochrome Cyanine R Ligand and Assessment of the Obtained Data by Partial Least-Squares and Artificial Neural Network Method-Application to Natural Waters
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作者 A. Hakan AKTAS 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2638-2644,共7页
Simultaneous determination of heavy metal cations and accurate quantitative prediction of them are of great interest in analytical chemistry.This work has focused on a comprehensive comparison of partial least squares... Simultaneous determination of heavy metal cations and accurate quantitative prediction of them are of great interest in analytical chemistry.This work has focused on a comprehensive comparison of partial least squares(PLS-1)and artificial neural networks(ANN)as two types of chemometric methods.For this purpose,aluminum,iron and copper were studied as three analytes whose UV-Vis absorption spectra highly overlap each other.Accordance with determined parameters(ligand concentration,pH,waiting times,the relationship between absorbance and concentration of metal ion effect and foreign ions)are provided and the optimum conditions.After establishing the optimum conditions for Fe^(3+),Al^(3+) and Cu^(2+) containing mixtures spectrophotometric determinations and the data calibration method of least squares(PLS-1)regression,and artificial neural network(ANN)methods were used.Chemometric methods are applied in a fast,simple,and the results are applicable. 展开更多
关键词 UV-Vis spectrophotometry partial least squares Artificial neural network ALUMINUM IRON COPPER
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基于PLSR和LSSVM模型的土壤水分高光谱反演 被引量:3
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作者 刘英 范凯旋 +2 位作者 裴为豪 沈文静 葛建华 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第5期147-153,共7页
为对地下采矿扰动区表层土壤水分进行反演,以大柳塔煤矿52501工作面为例,利用无人机搭载成像光谱仪获取高光谱影像,对获取的光谱数据进行对数、倒数对数、一阶和包络线去除变换,结合地面采集的128个土壤水分数据,基于偏最小二乘回归(PL... 为对地下采矿扰动区表层土壤水分进行反演,以大柳塔煤矿52501工作面为例,利用无人机搭载成像光谱仪获取高光谱影像,对获取的光谱数据进行对数、倒数对数、一阶和包络线去除变换,结合地面采集的128个土壤水分数据,基于偏最小二乘回归(PLSR)和最小二乘支持向量机(LSSVM)构建土壤水分预测模型并验证其预测精度。结果表明,基于一阶变换的PLSR模型和LSSVM模型预测精度相对较好,一阶变换的PLSR模型建模集R^(2)_(c)和预测集R^(2)_(p)分别为0.7021和0.6405,均方根误差RMSE_(c)和RMSE_(p)分别为1.6384%和1.1034%,相对分析误差RPD_(p)为1.7263;一阶变换的LSSVM模型建模集R^(2)_(c)和预测集R^(2)_(p)分别为0.8125和0.5979,均方根误差RMSE_(c)和RMSE_(p)分别为1.2755%和1.3459%,相对分析误差RPD_(P)为1.6323。最终基于PLSR和LSSVM模型完成了土壤水分的制图,实现了土壤水分的空间预测,为该研究区植被引导修复中土壤水分精准提升提供了空间数据支持。 展开更多
关键词 土壤含水量 高光谱 偏最小二乘回归 最小二乘支持向量机 无人机 干旱阈值 引导修复
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优化光谱指数结合PLSR的多金属矿区土壤As含量高光谱反演 被引量:5
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作者 周瑶 成永生 +4 位作者 王丹平 张泽文 曾德兴 李向阳 毛春旺 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期653-667,共15页
砷(As)是我国多金属矿区的主要污染物之一,对环境、农业和人类健康构成严重威胁。近地高光谱技术具有快速、动态、无损、光谱分辨率高等优势,对于多金属矿区土壤As污染监测与综合治理具有巨大应用潜力。然而,由于受污染区域、土壤背景... 砷(As)是我国多金属矿区的主要污染物之一,对环境、农业和人类健康构成严重威胁。近地高光谱技术具有快速、动态、无损、光谱分辨率高等优势,对于多金属矿区土壤As污染监测与综合治理具有巨大应用潜力。然而,由于受污染区域、土壤背景以及高光谱质量、光谱输入量等因素影响,高光谱反演模型的适用性和精度差异较大。本研究针对湘南某多金属矿区,基于Pearson相关性分析并结合变量投影重要性(VIP)准则,提取18种变换光谱形式下的单变量特征波段及4种光谱指数算法下的优化光谱指数作为光谱输入量,建立偏最小二乘回归(PLSR)模型,实现了矿区土壤As含量反演。结果表明:倒数(RT)、对数(L)、平方根(Sqrt)、标准正态变量变换二阶导(SNV_SD)等变换后的光谱数据与As含量具有较高的相关性;优化光谱指数能从二维光谱空间揭示As的光谱响应,相较于单变量特征波段,以优化光谱指数为自变量构建的模型性能更优;比值指数(RI)模型的R_(c)^(2)、RMSE_(c)、R_(p)^(2)、RMSE_(p)、RPD分别为0.908、50.8 mg/kg、0.949、35.6 mg/kg、4.45,是研究区土壤As含量反演的最优模型。单变量特征波段结合优化光谱指数预测土壤As含量具有较好的可行性,可为多金属矿区土壤As污染高光谱快速监测提供科学依据。 展开更多
关键词 土壤重金属 高光谱遥感 光谱变换 优化光谱指数 偏最小二乘回归
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基于MCC-GAPLS-PLSR的辣椒叶绿素含量高光谱定量反演 被引量:1
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作者 王宇 汪泓 +4 位作者 肖玖军 邢丹 李可相 张永亮 岳延滨 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期865-873,共9页
为了准确监测辣椒生长,本研究对辣椒冠层光谱反射率进行对数处理、倒数处理、倒数的对数处理、连续统去除处理、一阶微分处理、二阶微分处理,并与SPAD值进行相关性分析,用最大相关系数法(MCC)选取相关性较好的特征波段生成特征波段数据... 为了准确监测辣椒生长,本研究对辣椒冠层光谱反射率进行对数处理、倒数处理、倒数的对数处理、连续统去除处理、一阶微分处理、二阶微分处理,并与SPAD值进行相关性分析,用最大相关系数法(MCC)选取相关性较好的特征波段生成特征波段数据集,再用遗传算法-偏最小二乘法(GAPLS)进行降维得到最优特征波段组合,采用偏最小二乘法(PLSR)、反向传播神经网络(BPNN)、随机森林(RF)和最小二乘支持向量机(LSSVM)4种机器学习算法构建辣椒叶绿素含量反演模型。结果表明,最优波段和对应处理分别为700 nm(原始光谱)、699 nm(对数处理)、713 nm(连续统去除处理)、500 nm(二阶微分处理)、713 nm(二阶微分处理)。GAPLS的降维效果较好,与降维前相比PLSR模型的精度提升率最高,R^(2)、RPD分别提升了82.22%、136.98%,RMSE降低了29.96%。4种模型中,GAPLS降维处理后的PLSR模型的精度最好,R^(2)、RMSE和RPD分别为0.82、1.94、4.55。本研究构建的MCC-GAPLS-PLSR模型具有较好的反演潜力,适用于研究区辣椒叶片叶绿素含量测定,推动辣椒高效种植。 展开更多
关键词 叶绿素含量 辣椒 高光谱 光谱变换 遗传算法-偏最小二乘法
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基于PLS-DA和LS-SVM的可见/短波近红外光谱鉴定港种四九、十月红和九月鲜菜心种子的可行性研究 被引量:3
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作者 章海亮 聂训 +5 位作者 廖少敏 詹白勺 罗微 刘书玲 刘雪梅 谢潮勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1718-1723,共6页
目前市面上菜心的品种复杂,不同菜心种子的品质与发芽率不同,但菜心种子单从外观上差别不大,因此区分菜心种子的类别成为了一大难题。为了实现菜心种子类别的快速区分,探究了基于可见/短波近红外光谱分析菜心种子类别的可行性。从南昌... 目前市面上菜心的品种复杂,不同菜心种子的品质与发芽率不同,但菜心种子单从外观上差别不大,因此区分菜心种子的类别成为了一大难题。为了实现菜心种子类别的快速区分,探究了基于可见/短波近红外光谱分析菜心种子类别的可行性。从南昌市种子交易场所购买了港种四九、十月红和九月鲜三个品种的菜心种子,从中挑选出品相较好且大小适中的子粒,将每种菜心种子均匀分为30份,按照2∶1划分为建模集和预测集,所有样本共计90份。通过近红外光谱仪获取采样间隔为1 nm的菜心种子的光谱反射率,波长覆盖范围325~1075 nm,将原始光谱数据采用多元散射校正(MSC)、卷积平滑(S-G)和标准正态变换(SNV)三种预处理方法进行预处理,预处理后的光谱变量建立偏最小二乘回归(PLSR)模型,确定了SNV是最佳预处理方法。采用主成分分析(PCA)对菜心种子进行了聚类分析,从前三个主成分因子(PCs)得分图可知三种菜心种子存在光谱特征差异。将原始光谱变量、前三个PCs(累计贡献97.15%)和基于随机蛙跳(RF)算法挑选的13个特征波长作为偏最小二乘判别(PLS-DA)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型的输入变量,从模型结果可知:三种输入变量中,采用RF筛选特征波长作为模型输入变量时,模型预测效果最好,PCs建立的模型最差,相比于PCA分析,采用RF筛选出的特征波长更能够反映原始光谱信息。比较不同模型预测效果,LS-SVM模型比PLS-DA模型得到的预测精度更好,其中RF-LS-SVM模型是所有模型中最佳的预测模型,建模集和预测集均为100%。采用可见/短波近红外光谱研究菜心种子的类别可行,并且能够获得很好地预测效果,为菜心种子的快速区分提供了理论依据。 展开更多
关键词 菜心种子 主成分分析 随机青蛙 偏最小二乘判别 最小二乘支持向量机
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基于PLS-SEM的航天器控制系统能力建模方法 被引量:1
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作者 黄元 魏春岭 +1 位作者 严晗 郝仁剑 《中国空间科学技术(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第2期98-108,共11页
为提升航天任务完成品质,航天器需根据任务及环境针对性调整自身能力,而对航天器控制系统高层次能力的定量刻画,即系统能力建模是实现上述调整的重要理论依据。针对一类航天器姿态控制系统,提出一种基于偏最小二乘-结构方程模型(partial... 为提升航天任务完成品质,航天器需根据任务及环境针对性调整自身能力,而对航天器控制系统高层次能力的定量刻画,即系统能力建模是实现上述调整的重要理论依据。针对一类航天器姿态控制系统,提出一种基于偏最小二乘-结构方程模型(partial least square structural equation model,PLS-SEM)的航天器控制系统能力建模方法,实现对包括控制能力、观测能力等抽象能力的定量描述。首先,根据航天器闭环控制系统的结构要素,综合设计能力建模所需的指标类型,生成建模数据样本。在此基础上,设计并构建SEM框架下的能力变量体系,进而通过PLS算法完成模型路径、载荷、权重等关键参数的确定,并对所得PLS-SEM能力模型的结构方程与测量方程的有效性、可信性等分别进行评估。最终,根据航天器PLS-SEM能力模型对控制系统的各抽象能力进行定量描述与分析,验证本文所提出建模方法的可行性。 展开更多
关键词 结构方程模型 偏最小二乘方法 航天器控制系统 能力模型 因子分析
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基于PCA-HCA联合PLS回归模型的蚯蚓粪肥品质等级划分
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作者 王孔檀 麦力文 +6 位作者 王定美 彭实亮 王熊飞 蒙赜 余小兰 林嘉聪 李勤奋 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期198-210,共13页
蚯蚓粪肥理化特性涉及指标多,如何从众多易检测的指标中筛选出能够反映蚯蚓粪肥特点的关键指标,进而用于构建评价模型,高效、快速地评价蚯蚓粪肥的品质等级,是蚯蚓粪肥应用前亟需解决的重要问题与难点。研究针对不同原料类型、不同蚯蚓... 蚯蚓粪肥理化特性涉及指标多,如何从众多易检测的指标中筛选出能够反映蚯蚓粪肥特点的关键指标,进而用于构建评价模型,高效、快速地评价蚯蚓粪肥的品质等级,是蚯蚓粪肥应用前亟需解决的重要问题与难点。研究针对不同原料类型、不同蚯蚓堆肥时间获得的蚯蚓粪肥,采用统计学与化学计量学对蚯蚓粪肥23个主要指标开展描述统计与相关分析,筛选出了13个蚯蚓粪肥特异性指标。以13个关键指标为基础,首先,结合主成分分析(PCA)与分层聚类分析(HCA)对不同蚯蚓粪肥样品开展品质初级划分;其次,采用偏最小二乘回归(PLS)-判别分析(DA)对分级结果进行效果判定;最后,整体构建基于PLS模型的蚯蚓粪肥等级评价方法并开展验证分析。结果表明:PCA与HCA分析法可将蚯蚓粪肥划分为3个品质等级,通过PLS-DA判别该划分结果合理有效,形成了基于PLS蚯蚓粪肥等级评价模型:蚯蚓粪肥品质等级(Y)=3.0796+0.0026×TOC-0.1381×HS-0.1446×HA-0.1378×TN-0.1355×TP-0.1494×AK-0.1324×AN-0.1402×AP+0.0004×EOC+0.03985×ROC+0.07685×C/N-0.0049×Kos-0.1481×HI(TOC、HS、HA、TN、TP、AK、AN、AP、EOC、ROC、C/N、Kos、HI分别代表总有机碳、腐殖质碳、胡敏酸、总氮、总磷、速效钾、碱解氮、有效磷、易氧化有机碳、难氧化有机碳、碳氮比、氧化稳定系数、腐殖化指数),分级标准为:若Y在0.45~1.56之间,品质等级为一等品;Y在1.63~2.20之间,为二等品;Y在2.28~3.72之间,为三等品。变量权重值表明影响蚯蚓粪肥品质前5的关键指标顺序为HI>TN>HS>HA>AN。研究成功建立了一套“PCA+HCA+PLS”的蚯蚓粪肥品质评价方法,对蚯蚓粪肥分级应用与规范蚯蚓产业市场具有重要意义。 展开更多
关键词 蚯蚓粪肥 等级评价 主成分分析 分层聚类分析 偏最小二乘回归分析
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基于PLS概率神经网络的桥门式起重机安全评估方法
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作者 冯青 陈刚 +1 位作者 刘志凯 刘晓初 《机床与液压》 北大核心 2024年第24期56-63,共8页
针对传统概率神经网络对桥门式起重机进行安全评估时存在的网络结构复杂、参数繁多、运算费时等问题,提出一种基于偏最小二乘(PLS)的概率神经网络(PNN)的桥门式起重机安全评估方法。采用偏最小二乘法提取主成分,利用部分主成分替代原有... 针对传统概率神经网络对桥门式起重机进行安全评估时存在的网络结构复杂、参数繁多、运算费时等问题,提出一种基于偏最小二乘(PLS)的概率神经网络(PNN)的桥门式起重机安全评估方法。采用偏最小二乘法提取主成分,利用部分主成分替代原有的样本输入,降低输入的维数;利用有限的模式组合神经元替换通常的样本神经元,减少网络的节点和连接等参数,以简化网络,加快其收敛速度,并将输出结果进行离散化,提高模型的训练效率和推理速度。仿真试验结果表明:相比传统的PNN评估法,所提方法大幅缩短了训练与测试时间,验证了该方法的有效性,实现了桥门式起重机高效智能安全评估。 展开更多
关键词 桥门式起重机 概率神经网络(PNN) 偏最小二乘(pls) 残差矩阵
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基于HPLC指纹图谱结合化学计量学评价“桑蒂”质量 被引量:1
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作者 刘平 罗世英 +5 位作者 李梦佳 谭小燕 孙建彬 罗维早 唐策 张艺 《中成药》 北大核心 2025年第1期14-21,共8页
目的基于HPLC指纹图谱结合化学计量学评价藏药“桑蒂”质量。方法分析采用Welch Ultimate AQ-C 18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm);流动相乙腈-0.2%磷酸,梯度洗脱;体积流量1 mL/min;柱温30℃;检测波长245 nm,进行聚类分析、主成分分析... 目的基于HPLC指纹图谱结合化学计量学评价藏药“桑蒂”质量。方法分析采用Welch Ultimate AQ-C 18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm);流动相乙腈-0.2%磷酸,梯度洗脱;体积流量1 mL/min;柱温30℃;检测波长245 nm,进行聚类分析、主成分分析和正交偏最小二乘法判别分析,测定龙胆苦苷、獐牙菜苷、芒果苷、异荭草苷、8-羟基-1,3,5-三甲氧基口山酮(R2)、1,8-二羟基-3,7-二甲氧基口山酮(R3)含量。结果15批样品指纹图谱中有18个共有峰,相似度均大于0.90。6种成分在各自范围内线性关系良好(R 2≥0.9992),平均加样回收率96.93%~103.58%,RSD 0.82%~2.9%。各批样品聚为2类,4个主成分累积方差贡献率为86.404%,筛选出芒果苷、龙胆苦苷、异荭草苷为质量差异标志物。结论该方法稳定可靠,重复性好,可为全面评价“桑蒂”质量提供参考。 展开更多
关键词 “桑蒂” 质量评价 HplC指纹图谱 聚类分析 主成分分析 正交偏最小二乘法判别分析 化学成分 含量测定
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