基于FPGA的高速光谱数据处理系统设计与实现 被引量：6

1

作者 孙秀玲 孙海峰 赵世萍 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期319-322,共4页

为了实现对光谱数据的高速采集及对光谱信息的快速提取,研究了一种应用于静态干涉结构的基于FPGA的高速光谱采集系统。通过对静态干涉条纹进行滤波、FFT、光谱标定等得到了其光谱分布信息。开发设计了专用于获取静态干涉条纹的CCD驱动模... 为了实现对光谱数据的高速采集及对光谱信息的快速提取,研究了一种应用于静态干涉结构的基于FPGA的高速光谱采集系统。通过对静态干涉条纹进行滤波、FFT、光谱标定等得到了其光谱分布信息。开发设计了专用于获取静态干涉条纹的CCD驱动模块,并由Modelsim进行了仿真分析,结果显示,该模块可以有效地将干涉条纹数据采集至FPGA,再由FPGA完成对光谱分布数据的反演。实验针对655 nm半导体激光器进行光谱分析,并且对于不同位深条件下傅氏变换产生的频谱情况进行了比较,当定点为12 bit时,光谱数据反演完成且转换速率较高。同时,还将测试数据与MATLAB的仿真数据进行比较,实验结果显示,该系统的光谱反演结果与MATLAB结果基本一致。 展开更多

关键词 光谱数据处理 高速采集 FPGA 点位值

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基于以太网机群的海量高光谱数据处理系统平台设计 被引量：1

2

作者 王彩玲 胡柄樑 +3 位作者 王洪伟 刘学斌 陈小来 李普 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期604-608,共5页

在一些大型图像处理系统中,通过构建服务器机群网络,可实现多台服务器并行处理图像数据流。针对高光谱遥感数据及处理算法特点,设计了基于以太网的服务器机群海量高光谱数据处理系统平台,平台由7台服务器和1台千兆网交换机构组成,其中选... 在一些大型图像处理系统中,通过构建服务器机群网络,可实现多台服务器并行处理图像数据流。针对高光谱遥感数据及处理算法特点,设计了基于以太网的服务器机群海量高光谱数据处理系统平台,平台由7台服务器和1台千兆网交换机构组成,其中选择CPU核数不低于8核的4台HP刀片服务器作为并行处理服务器,在服务器机群软件设计中,通过任务分解、算法流水化处理及网络负载均衡等方法来实现并行处理。该系统已应用在某遥感数据处理系统中,多台服务器同时写入SAN盘阵,可实现6 000Mbps的写入能力。 展开更多

关键词 以太网机群 并行计算 任务分解 高光谱数据处理

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基于NUFFT的多光谱数据同步采集与处理系统设计 被引量：4

3

作者 田晶 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期353-357,共5页

为了可以同时获取多谱段光谱信息,并且多测试数据同步处理,设计了一种基于现场可编程门阵列+数据信号处理器的同步采集与处理系统。采用非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)算法对包含目标信息的谱段采样进行了针对多谱段数据非均匀采样的理论... 为了可以同时获取多谱段光谱信息,并且多测试数据同步处理,设计了一种基于现场可编程门阵列+数据信号处理器的同步采集与处理系统。采用非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)算法对包含目标信息的谱段采样进行了针对多谱段数据非均匀采样的理论分析和实验验证。针对632nm,880nm和980nm 3种不同激光波长同时实验测试,分别采用本系统与传统光谱分析算法进行了对比。结果表明,本系统在3个波长峰值位置上的信噪比分别是31.6dBm,36.3dBm和32.5dBm,而传统光谱仪的信噪比仅为20.1dBm,25.4dBm和23.7dBm,采用本系统硬件设计配合NUFFT算法可以有效增强多谱段光谱信息获取过程中的信噪比。本系统的处理速度更快,在多光谱快速处理方面具有一定的应用价值。 展开更多

关键词 测量与计量 非均匀快速傅里叶变换 多光谱数据处理 现场可编辑程门阵列+数据信号处理器

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优化Savitzky-Golay滤波器的参数及其在傅里叶变换红外气体光谱数据平滑预处理中的应用 被引量：39

4

作者 赵安新 汤晓君 +1 位作者 张钟华 刘君华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1340-1344,共5页

对傅里叶变换中红外光谱数据的平滑预处理中,通常采用Savitzky-Golay滤波器的方法进行光谱数据的平滑预处理,然而Savitzky-Golay滤波器的多项式拟合阶次和窗宽等参数的合理选则始终是一个难题,并无统一的选择依据,通常在一定数值范围内... 对傅里叶变换中红外光谱数据的平滑预处理中,通常采用Savitzky-Golay滤波器的方法进行光谱数据的平滑预处理,然而Savitzky-Golay滤波器的多项式拟合阶次和窗宽等参数的合理选则始终是一个难题,并无统一的选择依据,通常在一定数值范围内,采用多组数据进行遍历尝试,最终选择一组相对较优的数据作为Savitzky-Golay滤波器的多项式拟合阶次和窗宽参数。文中探索了Savitzky-Golay滤波器的多项式拟合阶次和窗宽等参数的优化选取这一问题,并对其主要频率指标参数与多项式拟合阶次和窗宽等参数进行了定性定量分析,得出了截至频率、阻带起始点频率、第一旁瓣峰值频率及第一旁瓣峰值幅度与窗宽和阶次之间具体的计算方程表达式。随后,根据采集的中红外气体组分的光谱数据特征,依据上述计算方程式,优化计算选取多项式拟合阶次和窗宽分别为8和11时,其Savitzky-Golay滤波器的中红外气体组分的光谱数据平滑效果最优。最后通过实际采集的0.1%,0.2%,0.5%,1%,2%,5%浓度的CH_4光谱数据进行平滑预处理,在次吸收峰区域,原始光谱的折算吸光率相对最大误差和最小误差分别为17.230 5%和0.243 0%,平滑处理后的光谱的折算吸光率相对最大误差和最小误差分别为0.088 0%和0.020 6%。可见经过Savitzky-Golay滤波器进行所探索的光谱数据预处理之后其相对误差基本稳定,并且相对较低,为后期光谱数据的准确定性和定量分析奠定了基础。 展开更多

关键词 Savitzky-Golay滤波器 光谱数据预处理 折算吸光率 傅里叶变换红外光谱

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基于多元散射校正的光谱共焦位移测量方法分析与研究 被引量：1

5

作者 李春艳 王泞淋 +3 位作者 刘继红 武少杰 付雯雯 任凯利 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期221-230,共10页

为提高光谱共焦位移测量系统精度,对样品表面散射特性的影响进行了研究。首先,介绍了光谱共焦位移测量系统的原理,基于标量散射理论,推导了表面散射特性影响下的光谱共焦轴向响应,建立了散射对位移测量影响的关系模型。然后,对散射引起... 为提高光谱共焦位移测量系统精度,对样品表面散射特性的影响进行了研究。首先,介绍了光谱共焦位移测量系统的原理,基于标量散射理论,推导了表面散射特性影响下的光谱共焦轴向响应,建立了散射对位移测量影响的关系模型。然后,对散射引起的峰值波长曲线偏移导致的位移测量误差进行了理论研究和仿真分析;结果表明:在样品表面粗糙度较大时,会产生较大的散射效应,导致测量精度明显下降;同时,在进行光谱共焦位移测量时受各波长入射特性的影响。为校正散射的影响,提出采用多元散射校正方法结合广义回归神经网络(General Regression Neural Network, GRNN)对光谱数据进行处理,建立了散射校正算法模型。最后,搭建实验平台,选取样品进行了位移测量实验;实验结果表明,系统的测量性能随粗糙度的增大而降低,对于粗糙度为20 nm的样品散射误差校正后测量结果的最大位移测量误差从12.6μm降为1.9μm,平均位移测量误差从8.1μm降为0.86μm,提高了位移测量精度,验证了理论分析的正确性以及提出的散射校正方法的有效性。文中研究结果对提高光谱共焦位移测量系统的精度具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 光谱共焦 表面散射特性 位移测量 光谱数据处理 多元散射校正

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基于注意力机制的高光谱图像降维在纸质文物霉斑识别的研究

6

作者 汤斌 贺渝龙 +6 位作者 唐欢 龙邹荣 王建旭 谭博文 覃丹 罗希玲 赵明富 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期246-255,共10页

纸质文物作为文物传承的重要工具,用于记录不同时期人类历史及人文风貌,其在保存过程中极易受到霉菌等微生物的侵害。霉菌会加速纤维素的降解,在纸张表面生成霉斑,并且散落的孢子会随空气流动大范围传播,增加其他纸质文物发生霉变的风... 纸质文物作为文物传承的重要工具,用于记录不同时期人类历史及人文风貌,其在保存过程中极易受到霉菌等微生物的侵害。霉菌会加速纤维素的降解,在纸张表面生成霉斑,并且散落的孢子会随空气流动大范围传播,增加其他纸质文物发生霉变的风险。因此,定期对纸质文物进行霉斑检测对了解纸质文物现状和纸质文物修复至关重要。高光谱成像技术是一种非接触性、非破坏性的检测技术,能同时获得空间数据和光谱数据,与计算机技术结合可以实现纸质文物的大批次实时无损检测。针对黑曲霉这一广泛出现的霉菌,提出一种基于注意力机制的高光谱数据降维方法,通过采集其高光谱数据,实现了高光谱冗余数据的自适应预处理。采集了来自重庆中国三峡博物馆提供的20份纸质文物黑曲霉霉斑样本,使用ENVI软件分析得出在413~855 nm波段范围内,黑曲霉霉斑感染区域和健康区域的平均光谱曲线,平均反射率差异明显;在855~1021 nm波段范围内,黑曲霉霉斑感染区域和墨迹区域的平均光谱曲线,平均反射率差异明显。文中将所提出方法与传统主成分分析和独立成分分析预处理方法分别处理原始高光谱数据,并将结果在经典U-Net、SegNet、DeepLabV3+和PSPNet四个语义分割网络上进行了对比。结果表明,该算法预处理的数据在U-Net和SegNet经典网络中有明显优势,相较于主成分分析法和独立成分分析法,霉斑识别精度取得了较大提升达到89.49%和88.46%,验证了本文所提出算法的有效性,为文物保护领域提供有效的支撑和新的思路。 展开更多

关键词 高光谱数据预处理 霉斑识别 纸质文物 注意力机制 图像分割

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基于FPGA的高速光谱采集与处理系统 被引量：2

7

作者 刘江平 薛河儒 《红外技术》 CSCD 北大核心 2018年第11期1042-1046,共5页

为了实现光谱数据的高速采集与实时处理,研究了一种基于FPGA(Field-ProgrammableGate Array)的高速光谱数据采集与分析系统。系统由光学模块和处理模块组成,光学部分由准直透镜、静态干涉具、CMOS探测器组成;处理模块由FPGA硬件编程实... 为了实现光谱数据的高速采集与实时处理,研究了一种基于FPGA(Field-ProgrammableGate Array)的高速光谱数据采集与分析系统。系统由光学模块和处理模块组成,光学部分由准直透镜、静态干涉具、CMOS探测器组成;处理模块由FPGA硬件编程实现。通过对所采集的干涉条纹进行切趾处理、FFT(fast Fourier transform)及光谱标定,并根据干涉具参数给出了光谱分辨率的函数关系,从而实现了对被测光谱的复现。采用了Moswlaim6.3f对处理模块进行了仿真分析,并计算了不同切趾方法对反演光谱的影响,验证了FFT时序逻辑关系符合设计要求。实验中搭建了光学模块和处理模块,完成了对660.0 nm激光的光谱分析。实验结果显示,该系统具有高速光谱数据采集与复现的能力,适用于高速光谱数据处理系统。 展开更多

关键词 光谱数据处理 FPGA 切趾滤波 数据采集

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基于近红外光谱技术的含节子木材抗弯性能研究

8

作者 宋闯 孙丽萍 +1 位作者 王鹏鲲 杨杨 《森林工程》 北大核心 2024年第4期168-174,共7页

针对含节子木材力学特性不确定,不易判断其是否可用的现状,提出一种通过检测含节子木材的抗弯性能来对含有节子的木材是否可用进行评判的方法。选取在东北地区占到总森林面积15%~20%的常见树木蒙古栎为试验对象,首先采用目标检测算法对... 针对含节子木材力学特性不确定,不易判断其是否可用的现状,提出一种通过检测含节子木材的抗弯性能来对含有节子的木材是否可用进行评判的方法。选取在东北地区占到总森林面积15%~20%的常见树木蒙古栎为试验对象,首先采用目标检测算法对木材表面含节子区域进行识别;然后对识别的区域进行光谱提取,并构建定量预测模型;最后通过深度学习对含节子木材的力学性能进行分析。试验结果表明,提出的基于连续投影的支持向量机算法(Successive Projections AlgorithmSupport Vector Machine,SPA-SVM)预测模型对木材抗弯性能具有优秀的预测能力,其试验结果指标决定系数R2=0.96,均方根误差RMSE=0.58,相对分析误差RPD=5.09。该预测模型能非常准确地对含节子木材的抗弯性能进行预测,预测结果与真实数值误差较小,符合试验要求标准,预测结果可以为木材是否使用提供依据。 展开更多

关键词 近红外光谱 抗弯性能 力学样本制备 光谱数据处理 特征值提取 支持向量机 预测模型

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食品检测中的光谱技术应用研究进展 被引量：19

9

作者 李鑫星 张迎港 +3 位作者 马殿坤 田建军 张保军 陈静 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2333-2338,共6页

随着时代发展,人们对饮食要求越来越高,从“能吃饱”逐渐变成“要吃好”。目前人们对食品安全问题十分重视,因此,迫切需要一种无损、快捷的食品检测技术以满足人们的需求。光谱技术能够根据待测食品样本的物理结构和化学成分推算出其物... 随着时代发展,人们对饮食要求越来越高,从“能吃饱”逐渐变成“要吃好”。目前人们对食品安全问题十分重视,因此,迫切需要一种无损、快捷的食品检测技术以满足人们的需求。光谱技术能够根据待测食品样本的物理结构和化学成分推算出其物质特性和组成成分,在掺伪检测、新鲜度检测以及有害物质残留检测等方面,应用前景广阔。与食品检测中的传统检测技术相比,光谱技术具有迅速、精度高、没有样品损耗以及重复性好等优点,已经成为食品检测中重要的发展方向。该文整理了国内外近5年来食品检测中的光谱技术应用相关研究文献,重点在数据预处理方法、特征波段选择算法以及数据建模方法三个方面对食品检测中的光谱技术应用进行系统综述。该文所论述食品检测中光谱技术的应用主要采用多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)以及SG平滑算法对所采集光谱数据预处理;采用连续投影算法(SPA)、主成分分析(PCA)以及竞争性自适应重加权采样(CARS)进行特征波段选择;采用偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)以及人工神经网络(ANN)对检测结果数据进行分析。同时总结展望了食品检测中光谱技术应用的发展方向:光谱检测技术与多种食品检测技术相互融合将会成为未来发展方向;将光谱与在线检测技术相结合,实现对食品样本在线实时检测,将会取得更有价值的检测结果;研发便携式光谱检测设备,将会更方便地进行食品现场检测,检测效率将会显著提升,并且具有很大市场潜力。 展开更多

关键词 光谱技术 食品检测 光谱数据处理 预测模型

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光谱技术在水产品品质检测中的应用研究进展 被引量：8

10

作者 李鑫星 郭渭 +1 位作者 白雪冰 杨铭松 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1343-1349,共7页

随着我国水产养殖业以及水产加工业的快速发展,水产品在国民饮食结构中占比越来越大,消费者对于水产品的质量要求也越来越高。为了满足消费者对水产品的质量要求,企业和市场需要在供应链的各个环节对水产品进行检验并公之于众。因此,迫... 随着我国水产养殖业以及水产加工业的快速发展,水产品在国民饮食结构中占比越来越大,消费者对于水产品的质量要求也越来越高。为了满足消费者对水产品的质量要求,企业和市场需要在供应链的各个环节对水产品进行检验并公之于众。因此,迫切需要开发一种能够满足对水产品进行快速无损检测的技术。光谱技术可以根据样品特征波长处的波谱特性推算出其物质性质与组分含量,在水产品新鲜度检测、有害物残留检测、有害微生物含量检测、质量分级、掺假分析等方面具有巨大的应用前景。对水产品品质检测中几种常用的光谱技术的优势和局限性等特点进行讨论和总结,认为光谱检测技术与实验室传统理化检测方法相比具有快速、无损、测试重现度好,精度高等优点,这些特点使得在线实时检测水产品质量成为可能,继而可以带来巨大经济效益。但光谱检测具有前期投入高,模型普适性差且需持续维护的缺点,每种光谱技术也分别有各自的适用范围及局限性,因此光谱技术在水产品品质检测中的应用有待进一步研究改进。此外,整理了国内外现有的相关研究文献,对检测过程中常用的光谱数据预处理算法和预测模型进行讨论和评述,重点阐述了水产品品质检测中的几种常用光谱预处理算法和光谱数据建模方法的特点和应用现状。目前光谱技术在水产品品质检测中的应用主要处于实验室研究阶段,尚未大规模应用于商品市场和消费市场,根据上述分析展望了光谱技术在水产品品质检测中应用的发展方向,认为建立统一、标准、高效的光谱检测模型库,结合多个指标进行相关性分析,并排除光谱采集过程中的环境干扰,实现水产品品质实时在线检测是未来的技术发展趋势。 展开更多

关键词 光谱技术 水产品品质 光谱数据处理 预测模型

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基于FPGA快速光谱获取与分析系统的研究 被引量：1

11

作者 刘江平 潘新 《现代电子技术》 北大核心 2018年第12期124-127,132,共5页

为了高速地从空域信息中提取频域信息,研究设计基于FPGA的快速光谱获取与分析系统,其光学模块包括准直透镜、静态干涉棱镜、CMOS等,数据采集与处理采用FPGA硬件编程实现。通过对CMOS采集得到的干涉条纹进行滤波切趾、FFT以及光谱标定等... 为了高速地从空域信息中提取频域信息,研究设计基于FPGA的快速光谱获取与分析系统,其光学模块包括准直透镜、静态干涉棱镜、CMOS等,数据采集与处理采用FPGA硬件编程实现。通过对CMOS采集得到的干涉条纹进行滤波切趾、FFT以及光谱标定等处理,给出了相关的计算公式,实现了被测光光谱分布的复现。采用Moswlaim 6.3f对系统的各个模块进行仿真分析,计算不同切趾方式对光谱反演结果的影响,分析了FFT的时序逻辑关系。在搭建了该系统光学模块与处理模块的基础上,完成对660 nm激光器的光谱分析。结果显示,该系统可以实现光谱分布数据的复现,并且转换速度高,适用于高速数据处理系统。 展开更多

关键词 光谱数据处理 FPGA 切趾处理 FFT 实时采集 光谱分析

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基于近红外光谱构建酒用高粱主要理化指标的快速无损分析模型 被引量：10

12

作者 余松柏 黄张君 +4 位作者 吴奇霄 贾俊杰 王红梅 王松涛 沈才洪 《食品工业科技》 CAS 北大核心 2023年第10期311-319,共9页

为满足对于酒用高粱直链淀粉、支链淀粉、蛋白质、脂肪、单宁含量快速检测的需求,本文采用17种光谱数据预处理方法和4种波段挑选算法建立了这些指标的近红外光谱分析模型。结果表明,各指标最佳光谱预处理方法分别为一阶导数+多元散射校... 为满足对于酒用高粱直链淀粉、支链淀粉、蛋白质、脂肪、单宁含量快速检测的需求,本文采用17种光谱数据预处理方法和4种波段挑选算法建立了这些指标的近红外光谱分析模型。结果表明,各指标最佳光谱预处理方法分别为一阶导数+多元散射校正+Z-score标准化、矢量归一化+均指中心化、标准正态变量变换+Z-score标准化、多元散射校正、标准正态变量变换+Z-score标准化,预测直链淀粉、支链淀粉、蛋白质、单宁含量最佳的波段挑选方法为蒙特卡洛-无信息变量消除,脂肪为竞争自适应重加权采样法。整粒高粱这5项指标最优模型的决定系数(R^(2))分别为0.9560、0.8765、0.9069、0.8658、0.8841,交叉验证均方根误差(RMSECV)值分别为1.3222、2.3477、0.3549、0.2164、0.1077,外部独立样品验证结果显示模型预测准确率高。本文所建立的近红外分析模型可为酿酒行业实现对高粱的快检提供技术参考。 展开更多

关键词 酒用高粱 近红外光谱 光谱数据预处理 波段选择 无损分析

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土壤营养元素光谱检测技术的研究进展 被引量：3

13

作者 李锦昌 何洪源 +3 位作者 赵雪珺 王晓宾 吕铷麟 胡益滔 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3369-3374,共6页

综述了可见-近红外光谱、激光诱导击穿光谱、X射线荧光光谱和高光谱遥感检测土壤中氮磷钾的特点,总结了光谱数据预处理、特征波段提取和预测模型等化学计量学方法在土壤营养元素检测中的应用。在未来工作当中,应进一步开发便携式光谱检... 综述了可见-近红外光谱、激光诱导击穿光谱、X射线荧光光谱和高光谱遥感检测土壤中氮磷钾的特点,总结了光谱数据预处理、特征波段提取和预测模型等化学计量学方法在土壤营养元素检测中的应用。在未来工作当中,应进一步开发便携式光谱检测仪器,优化数据建模方法,扩充土壤光谱数据库,完善土壤营养元素光谱检测方法体系,为我国土壤多参数、高精度快速检测工作提供参考。 展开更多

关键词 土壤营养元素 光谱技术 光谱数据预处理 特征波段提取 光谱建模

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基于LIBS煤中碳元素定量分析研究 被引量：15

14

作者 尹王保 张雷 +4 位作者 王乐 李志新 闫晓娟 张永智 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1355-1358,共4页

详细介绍利用激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)进行煤中碳(C)元素含量定量分析的技术和手段。通过对光谱数据进行积分、归一化、筛选等处理,克服了由于激光源能量起伏、自吸收及样品表面粗糙度等因素引起... 详细介绍利用激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)进行煤中碳(C)元素含量定量分析的技术和手段。通过对光谱数据进行积分、归一化、筛选等处理,克服了由于激光源能量起伏、自吸收及样品表面粗糙度等因素引起分析精度差的缺点。该方法已应用到激光煤质在线分析仪中并取得了满意的分析结果,对煤粉中C元素含量分析的标准偏差不大于1.6%,其方法同样可用于煤中其他元素的分析。 展开更多

关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 光谱数据处理

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基于改进E-DWT算法和深度学习模型的红小豆锈病诊断方法

15

作者 付强 关海鸥 李嘉琪 《光谱学与光谱分析》 2025年第9期2648-2657,共10页

红小豆锈病是一种由真菌引起的常见植物病害,主要通过感染叶片影响光合作用,导致作物产量显著下降。本文提出了一种基于改进经验模态分解-小波变换(E-DWT)算法和深度学习模型的新型红小豆锈病诊断方法。选用“宝清红”红小豆作为实验对... 红小豆锈病是一种由真菌引起的常见植物病害,主要通过感染叶片影响光合作用,导致作物产量显著下降。本文提出了一种基于改进经验模态分解-小波变换(E-DWT)算法和深度学习模型的新型红小豆锈病诊断方法。选用“宝清红”红小豆作为实验对象,使用手持可见/近红外光谱仪对960例红小豆叶片进行为期10天的连续光谱数据采集,获取波长范围为326~1075 nm的红小豆叶片反射率数据。首先,采用改进的E-DWT算法对采集的光谱数据进行去噪处理。该算法结合了经验模态分解(EMD)和小波阈值去噪技术,能够在去除噪声的同时最大限度保留信号的有效信息。通过对比RMSE和SNR指标确定了最佳的小波基函数(sym5)和分解层数(4层)。为了进一步降低高维数据中的冗余信息,采用连续投影算法(SPA)从750个初始波长中筛选出了12个具有代表性的特征波长,实现了数据降维,将特征波长数量减少了98.4%。接着,结合格拉姆角场(GAF)方法,将一维波长序列转换为二维光谱图像,增强了不同波段之间的相关性,便于后续的模型训练。在模型设计上,采用了结合卷积神经网络(CNN)和卷积块注意力机制(CBAM)的深度学习模型。CBAM模块通过引入通道和空间注意力机制,能够有效区分光谱数据中不同特征波长和时间节点的权重,使模型更加关注影响红小豆锈病识别的关键特征。实验结果表明,基于CBAM的CNN模型在训练集中的识别率为99.31%,而在测试集中的识别率为98.33%,召回率达到98.89%,明显高于传统CNN模型的表现。与现有的其他方法相比,本文提出的模型在识别准确性、稳定性以及训练收敛速度上均具有显著优势。总体而言,本文所提出的基于改进E-DWT算法与CBAM-CNN模型的红小豆锈病诊断方法,不仅实现了高效、精准的病害检测,还为未来数据驱动型作物病害诊断系统的构建提供了理论依据与技术支持。 展开更多

关键词 红小豆锈病 光谱数据处理 E-DWT算法 深度学习模型 诊断模型

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