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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茶叶咖啡碱近红外光谱模型简化方法 被引量：29

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作者 耿响 陈斌 +2 位作者 叶静 颜辉 胡永光 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期345-349,共5页

该文以茶叶为研究对象,以近红外光谱分析技术快速检测茶叶中的咖啡碱含量为目的,采用一种小波包分析-移动窗口偏最小二乘法(WPA-MWPLS)的处理光谱数据方法,即利用小波包精细的多层分解功能扣除背景、降低噪声的影响,利用移动窗口偏最小... 该文以茶叶为研究对象,以近红外光谱分析技术快速检测茶叶中的咖啡碱含量为目的,采用一种小波包分析-移动窗口偏最小二乘法(WPA-MWPLS)的处理光谱数据方法,即利用小波包精细的多层分解功能扣除背景、降低噪声的影响,利用移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)挑选与茶叶中咖啡碱相关性较大的波数区间使用偏最小二乘法建立校正模型。与只经过Savitzky–Golay预处理后直接利用PLS所建模型相比,采用小波包分析-移动窗口偏最小二乘法使得预测相关系数R由0.9170提高到了0.9625;预测均方差RESEP由0.3071下降为0.2463。该结果表明:该方法具有预处理简单、优选参数和建模变量少等特点,能在很大程度上简化建模过程、提高建模和分析速度。 展开更多

关键词 近红外光谱 小波分析 模型 移动窗口偏最小二乘法 咖啡碱

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不同偏最小二乘法的近红外光谱技术测定大米中水分的研究 被引量：13

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作者 苗雪雪 苗莹 +3 位作者 龚浩如 陶曙华 陈英姿 陈祖武 《分析科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期643-649,共7页

通过近红外光谱法对大米中含水量进行分析,运用Kennard-Stone法对校正集及预测集样本进行选取,利用Range Normalization法、二阶导数和多元散射校正加一阶导数法,分别对近红外光谱进行预处理优化,并采用偏最小二乘法(PLS)、组合区间偏... 通过近红外光谱法对大米中含水量进行分析,运用Kennard-Stone法对校正集及预测集样本进行选取,利用Range Normalization法、二阶导数和多元散射校正加一阶导数法,分别对近红外光谱进行预处理优化,并采用偏最小二乘法(PLS)、组合区间偏最小二乘法(SiPLS)和移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)分别建立了定标模型。结果显示,相较于全谱建模,2种变量优选方法都能在有效减少建模所用的变量数,同时提高模型性能。其中采用MWPLS优选变量所建的大米水分定量模型的性能最优,决定系数为0.9525,校正集均方根误差为0.4093。利用40个验证集样本对定标模型进行了验证和配对t检验,预测相关系数达0.9617,相对分析误差为3.64,模型预测值与标准方法测定值没有显著性差异,说明模型具有良好的预测能力。基于MWPLS的近红外光谱技术能够实现大米中水分含量的快速检测。 展开更多

关键词 近红外光谱 大米 水分 组合区间偏最小二乘法 移动窗口偏最小二乘法

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近红外光谱法在蛹虫草诱变筛选及其发酵条件优化中应用 被引量：9

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作者 郭伟良 张卓勇 +3 位作者 逯家辉 宋佳 王迪 滕利荣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期2077-2082,共6页

应用近红外(NIR)光谱技术结合化学计量学法建立测定蛹虫草菌丝体中腺苷、蛋白、多糖和虫草酸4种主要有效成分含量的定量分析模型,可应用于蛹虫草高产突变株的筛选和发酵条件的优化。468株蛹虫草突变株在不同的摇瓶发酵条件下进行发酵,... 应用近红外(NIR)光谱技术结合化学计量学法建立测定蛹虫草菌丝体中腺苷、蛋白、多糖和虫草酸4种主要有效成分含量的定量分析模型,可应用于蛹虫草高产突变株的筛选和发酵条件的优化。468株蛹虫草突变株在不同的摇瓶发酵条件下进行发酵,收集菌丝体粉末样品并采集NIR光谱,同时采用常规方法分别测定样品的4种有效成分含量。偏最小二乘法(PLS)用于建立NIR光谱与有效成分含量间相关模型。采用蒙特卡罗偏最小二乘法(MCPLS)识别异常样本和选择合适的校正集样本数;采用移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)筛选波长变量;以逼近度(Da)为考察指标,选择最有效的光谱预处理方法和最适的PLS隐变量数,最终得到测定蛹虫草菌丝体中腺苷、蛋白、多糖和虫草酸含量的最优PLS模型,其校正集样本参考值与预测值间相关系数(Rc)分别为0.92943,0.98479,0.90785和0.85131;预测集误差(RMSEP)为0.66714,0.02065,0.01131和0.01159,表明模型具有很好的拟合度和预测性能,应用该方法进行蛹虫草诱变筛选和发酵条件的优化是可行的。 展开更多

关键词 近红外(NIR)光谱 蒙特卡罗偏最小二乘法(MCPLS) 移动窗口偏最小二乘法(MWPLS) 蛹虫草

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基于近红外光谱的人参与西洋参的快速鉴别研究 被引量：19

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作者 黄亚伟 王加华 +3 位作者 李晓云 Jacqueline J Shan Lei Ling 韩东海 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2954-2957,共4页

基于近红外光谱分析技术结合模式判别方法建立了一种人参和西洋参鉴别的新方法。收集根状、根须和粉末状的样品共90份,在有聚乙烯包装袋的情况下直接采集近红外光谱,去除原始光谱中包装袋的显著吸收后进行了MSC与一阶导数处理,然后采用... 基于近红外光谱分析技术结合模式判别方法建立了一种人参和西洋参鉴别的新方法。收集根状、根须和粉末状的样品共90份,在有聚乙烯包装袋的情况下直接采集近红外光谱,去除原始光谱中包装袋的显著吸收后进行了MSC与一阶导数处理,然后采用移动窗口偏最小二乘法选择了建模光谱区间,分别建立了PLS-DA,PCA-DA和SVM判别模型,并对3种模型作了对比分析,结果表明SVM判别效果最优,其对预测集的正确判别率为100%。该方法准确、便捷,可实际应用于企业原料药材的质量控制,实现对原料药材的快速筛查。 展开更多

关键词 近红外光谱 人参 西洋参 移动窗口偏最小二乘法 模式判别

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苹果可溶性固形物近红外在线光谱变量优选 被引量：18

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作者 欧阳爱国 谢小强 刘燕德 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期220-225,共6页

为简化近红外光谱模型,提高对苹果可溶性固形物含量的预测精度,将移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)与遗传算法、连续投影算法相结合优选特征变量,建立偏最小二乘回归校正模型。其中移动窗口偏最小二乘法和遗传算法相结合优选的36个光谱变量... 为简化近红外光谱模型,提高对苹果可溶性固形物含量的预测精度,将移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)与遗传算法、连续投影算法相结合优选特征变量,建立偏最小二乘回归校正模型。其中移动窗口偏最小二乘法和遗传算法相结合优选的36个光谱变量建立的校正模型预测结果最好,可以有效筛选近红外光谱特征波长,模型预测相关系数为0.90,模型的预测均方根误差为0.70°Brix。 展开更多

关键词 苹果 可溶性固形物 近红外光谱 移动窗口偏最小二乘法 遗传算法 连续投影算法

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定标集样品数对茶叶近红外光谱分析精度的影响 被引量：5

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作者 陈斌 叶静 +1 位作者 颜辉 胡永光 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2009年第4期330-333,共4页

为了考察定标集样品数量对近红外光谱分析结果的影响,以2007年不同地区的高、中、低档茶叶为试验材料,采用MWPLS方法优化波长并在不同数量的定标集下分别建立茶多酚和咖啡碱组分的预测模型.结果表明:茶叶中茶多酚和咖啡碱组分模型的预... 为了考察定标集样品数量对近红外光谱分析结果的影响,以2007年不同地区的高、中、低档茶叶为试验材料,采用MWPLS方法优化波长并在不同数量的定标集下分别建立茶多酚和咖啡碱组分的预测模型.结果表明:茶叶中茶多酚和咖啡碱组分模型的预测精度与建模样品的数量存在一定的关系;随着定标集样品数量的不断增加,模型的相关系数由小变大逐渐趋于平稳;在160个建模样品中,当茶多酚和咖啡碱定标集数量分别为85和100时,模型的相关系数最大,分别为0.974 1和0.963 7. 展开更多

关键词 近红外 移动窗口偏最小二乘 定标集数量 茶多酚 咖啡碱

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MWPLS法在羊肉中TVB-N近红外定量分析中的应用 被引量：3

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作者 史智佳 田寒友 +2 位作者 邹昊 刘文营 乔晓玲 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第20期218-221,共4页

将移动窗口偏最小二乘（moving window partial least squares,MWPLS）法应用于羊肉中挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen,TVB-N）含量的近红外定量分析模型的构建中,通过改变MWPLS的窗口宽度,优选与羊肉中TVB-N含量高度相关... 将移动窗口偏最小二乘（moving window partial least squares,MWPLS）法应用于羊肉中挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen,TVB-N）含量的近红外定量分析模型的构建中,通过改变MWPLS的窗口宽度,优选与羊肉中TVB-N含量高度相关的光谱区域。模型评价及验证结果显示,移动窗口宽度为160个波长点时优选得到的光谱区域（1 325～1 484 nm）所构建的定量分析模型最佳,其预测相关系数、预测标准偏差、主因子数和预测偏差比率分别为0.856 84、0.564 29 mg/100 g、5和2.9,这说明MWPLS可以有效地筛选羊肉中TVB-N的近红外光谱信息区间,提高定量分析模型的预测能力,并降低数据的处理量（数据点由800个减少为160个）。 展开更多

关键词 近红外光谱 波段选择 移动窗口偏最小二乘法 挥发性盐基氮

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基于区间组合移动窗口法筛选近红外光谱信息 被引量：7

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作者 陈玥洋 高志山 +3 位作者 郁晓晖 朱丹 陈铭 袁群 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期99-105,498,共7页

近红外光谱信息的筛选方法是近红外光谱技术简化模型和提高预测精度的重要手段,为选择近红外光谱分析中最优的建模光谱波段,提出区间组合移动窗口偏最小二乘法(SCMWPLS)。该方法通过大小连续变化的移动窗口和交叉有效性筛选出连续的建... 近红外光谱信息的筛选方法是近红外光谱技术简化模型和提高预测精度的重要手段,为选择近红外光谱分析中最优的建模光谱波段,提出区间组合移动窗口偏最小二乘法(SCMWPLS)。该方法通过大小连续变化的移动窗口和交叉有效性筛选出连续的建模区间。以葡萄糖溶液的近红外光谱为测试对象,分别采用所提方法以及传统的间隔偏最小二乘法(IPLS)和窗口移动偏最小二乘法(MWPLS)建立近红外光谱预测模型。所提方法与传统的间隔偏最小二乘法和窗口移动偏最小二乘法模型相比,预测均方根误差分别降低了44%和25%。 展开更多

关键词 近红外光谱 波段筛选 预测模型 区间组合移动窗口偏最小二乘法

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近红外光谱测定清热解毒口服液中绿原酸与黄芩苷的波段优选 被引量：1

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作者 张南楠 张国鹏 《安徽农业科学》 CAS 2013年第9期4080-4081,共2页

[目的]运用近红外光谱测定清热解毒口服液中绿原酸与黄芩苷含量的波段并建立数学模型。[方法]结合移动窗口片最小二乘(MWPLS)法对波段进行了优选,分别建立测定清热解毒口服液中绿原酸与黄芩苷含量的定量分析模型,比较了不同的光谱预处... [目的]运用近红外光谱测定清热解毒口服液中绿原酸与黄芩苷含量的波段并建立数学模型。[方法]结合移动窗口片最小二乘(MWPLS)法对波段进行了优选,分别建立测定清热解毒口服液中绿原酸与黄芩苷含量的定量分析模型,比较了不同的光谱预处理方法的效果。[结果]采用MWPLS方法对6个厂家30个样品建模选出绿原酸与黄芩苷的最优波段分别为1 254～1 306 nm和1 176～1 266nm,使用其他2个厂家10个批次样品进行检验,绿原酸和黄芩苷实测值与预测值检验均方根误差分别为1.637和0.857,相关系数分别为0.993 7和0.987 7。[结论]定量模型预测精度高,稳定性较好,可用于清热解毒口服液生产过程中的质量控制。 展开更多

关键词 近红外光谱 移动窗口偏最小二乘 清热解毒口服液 绿原酸 黄芩苷

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喀斯特流域水源涵养功能时空分异及其对景观格局的响应 被引量：11

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作者 王耀鑫 高家勇 +2 位作者 张玉珊 吴清林 李瑞 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期169-178,共10页

针对喀斯特地区景观格局驱动水源涵养功能演变机制的相关研究较少,而水源涵养功能是岩溶石漠化治理等生态修复工程生态效益的关键指标之一,具有重要的研究意义。以地处西南喀斯特中心的野纪河流域为研究对象,基于InVEST模型、偏最小二... 针对喀斯特地区景观格局驱动水源涵养功能演变机制的相关研究较少,而水源涵养功能是岩溶石漠化治理等生态修复工程生态效益的关键指标之一,具有重要的研究意义。以地处西南喀斯特中心的野纪河流域为研究对象,基于InVEST模型、偏最小二乘模型(PLSR)、景观生态学理论等,探究野纪河流域2005—2020年水源涵养功能的时空分异特征及其与景观格局的耦合关系。结果表明:(1)野纪河流域景观类型以旱地、草地和灌木林等为主,各类型之间相互转化较为频繁,总体特征表现为旱地、灌木林和草地之间的转化以及建设用地对其余地类的挤占。(2)研究期间,旱地景观趋于破碎化,建设用地呈集聚性的扩张趋势,其他景观类型相对稳定。总体上,景观格局呈破碎化发展趋势,景观连通性呈小幅上升趋势。(3)研究区水源涵养量年际变化呈现持续增长趋势,在空间分布上呈现中部低、南北两侧高的态势。水源涵养深度由高到低排序为灌木林>有林地>疏林地>草地>旱地>建设用地>水田>湖泊>水库坑塘。(4)景观破碎化的增加及斑块质量的提高,可提升喀斯特流域水源涵养功能,但过高的景观破碎化程度可能导致水源涵养功能下降。总体来看,研究期间野纪河流域景观格局呈破碎化发展态势,水源涵养功能呈持续增加趋势,景观格局对水源涵养功能的影响具有复杂性。研究结果可为喀斯特流域景观规划、水资源保护等提供重要的科学依据。 展开更多

关键词 水源涵养 InVEST模型 移动窗口 景观格局 偏最小二乘模型

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