应用连续投影算法及最小二乘支持向量机的单组分纺织品识别 被引量：7

1

作者 李佳平 沈国康 +2 位作者 欧耀明 孟想 辛斌杰 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期46-51,共6页

针对传统的纺织品检测受检测人员感官和精神状态影响,不同检测人员对同一样品的检测结果有偏差,且大部分传统的检测方法损伤纤维这一现象,以高光谱技术为基础设计了对8种单组分纺织品材料进行识别分类的方法。对纺织品的高光谱数据预处... 针对传统的纺织品检测受检测人员感官和精神状态影响,不同检测人员对同一样品的检测结果有偏差,且大部分传统的检测方法损伤纤维这一现象,以高光谱技术为基础设计了对8种单组分纺织品材料进行识别分类的方法。对纺织品的高光谱数据预处理后,利用连续投影算法提取纺织材料的特征波长,在920~2 500 nm内将288个波长压缩至5~7个(数据压缩至1.74%~2.43%),并基于最小二乘支持向量机对每种纺织品建立二类分类器,将获取到的特征波长导入到各自对应的分类器中进行训练,最后对测试样本进行识别分类。实验结果表明,640个实验样本均被8种二类分类器识别,高光谱成像技术可用于棉、涤纶、聚乙烯、羊毛、聚氯乙烯、锦纶、亚麻、蚕丝的识别。 展开更多

关键词 纺织品 单组分识别 高光谱成像 光谱分析 连续投影算法 最小二乘支持向量机

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基于几何算法的投影孪生支持向量机

2

作者 谢网根 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2015年第5期1316-1318,共3页

投影孪生支持向量机(PTSVM)是最近提出的一种具有较好泛化性能的分类模型,但由于采用内点算法求解二次规划问题,PTSVM的训练速度较慢。针对该缺陷,提出一种快速的、基于几何算法的PTSVM(GPTSVM)。遵循PTSVM的几何思想,提出一种新的二次... 投影孪生支持向量机(PTSVM)是最近提出的一种具有较好泛化性能的分类模型,但由于采用内点算法求解二次规划问题,PTSVM的训练速度较慢。针对该缺陷,提出一种快速的、基于几何算法的PTSVM(GPTSVM)。遵循PTSVM的几何思想,提出一种新的二次规划模型,为每类数据产生一个投影方向;然后基于优化理论推导该模型的对偶问题并给予明确的几何解释,并利用计算几何算法求解。实验表明,提出的方法具有更快的训练速度和更好的泛化性能。 展开更多

关键词 模式分类 支持向量机 投影孪生支持向量机 计算几何

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光谱优化处理结合多层次支持向量机的混合染液浓度检测方法 被引量：5

3

作者 张建新 张银露 胡旭东 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期90-94,共5页

为提高印染生产过程中多组分混合染液浓度的检测精度,提出一种利用吸收光谱对三组分染液浓度进行同时测定的方法。利用波长范围在339.22~1 000 nm的微型光纤光谱仪,采集多组分混合染液的吸收光谱数据;采用Savitzky-Golay(SG)卷积平滑法... 为提高印染生产过程中多组分混合染液浓度的检测精度,提出一种利用吸收光谱对三组分染液浓度进行同时测定的方法。利用波长范围在339.22~1 000 nm的微型光纤光谱仪,采集多组分混合染液的吸收光谱数据;采用Savitzky-Golay(SG)卷积平滑法对原始有效吸收光谱数据进行平滑去噪;利用基于X-Y距离结合的样本划分方法(SPXY)法将80种混合染液划分成75个训练组和5个测试组;使用连续投影算法筛选出染液光谱的最佳特征波长数为22;采用多层次多支持向量机子集结构实现多组分混合染液浓度的同时检测。结果表明,三组分混合染液浓度检测的相对误差可控制在10%以内,同时分类模型的训练时间和预测时间缩短近一半,为后期实现多组分混合染液在线浓度检测提供了参考。 展开更多

关键词 连续投影算法 多层次支持向量机 特征波长 多组分染液 浓度检测

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基于高光谱和连续投影算法的猕猴桃叶片氮平衡指数的估测 被引量：3

4

作者 宋子怡 常庆瑞 +2 位作者 郑智康 唐国强 孟怡凡 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期1260-1267,共8页

通过研究猕猴桃叶片氮平衡指数(Nitrogen balance index,NBI)与高光谱反射率之间的关系,建立合适的遥感估算模型,以期为指导陕西咸阳地区猕猴桃生长监测及田间精准施氮奠定理论基础。以陕西省咸阳市杨凌区的徐香猕猴桃为主要研究对象,... 通过研究猕猴桃叶片氮平衡指数(Nitrogen balance index,NBI)与高光谱反射率之间的关系,建立合适的遥感估算模型,以期为指导陕西咸阳地区猕猴桃生长监测及田间精准施氮奠定理论基础。以陕西省咸阳市杨凌区的徐香猕猴桃为主要研究对象,测定其高光谱反射率、叶片氮平衡指数,通过一阶导数、二阶导数、连续统去除和标准正态分布光谱变换,分析包含原始光谱在内的5种不同光谱与叶片氮平衡指数之间的关系;进一步通过连续投影算法,剔除冗余信息,筛选出特征波长,并基于不同光谱的特征波长,使用单因素回归模型、随机森林回归(Random forest regression,RF)模型、支持向量机回归(Support vector regression,SVR)模型和偏最小二乘回归(Partial least square regression,PLSR)模型进行建模,比较模型精度。结果表明,当NBI值不同时,猕猴桃叶片相关指标的变化趋势类似:可见光波段的反射率随NBI值的增加呈现下降的趋势,而近红外波段反射率的变化趋势则与之相反,表现出随NBI值的增加而上升的趋势;部分光谱变换可以增加通过0.01水平显著性检验的波段数,提升与NBI值的相关性,其中连续统去除光谱的敏感波段数增加得最多,增加了190个,一阶导数光谱相关系数的绝对值最大值为0.77;连续投影算法可最大限度地减少数据的冗余,最高降维比达99%,在大幅提高计算效率的同时提高了模型的精度;与单因素回归模型相比,多因素机器学习模型对猕猴桃氮平衡指数的估算能力较高,其中SNV-SVR的表现最好,决定系数(R 2)为0.82,相对百分比差异(RPD)为2.34。在今后对猕猴桃氮平衡指数的估测中,可优先考虑本研究模型。 展开更多

关键词 猕猴桃 叶片氮平衡指数 高光谱 光谱变换 连续投影算法 支持向量机回归

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基于连续投影算法的博斯腾湖西岸湖滨绿洲土壤有机碳含量的高光谱估算 被引量：23

5

作者 牛芳鹏 李新国 +1 位作者 麦麦提吐尔逊·艾则孜 赵慧 《浙江大学学报（农业与生命科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期673-682,共10页

以博斯腾湖西岸湖滨绿洲为研究区,利用实测的土壤有机碳含量与高光谱数据,应用连续投影算法(successive projection algorithm,SPA)从全波段光谱数据中筛选特征变量,并分别采用全波段和特征波段构建偏最小二乘回归(partial least square... 以博斯腾湖西岸湖滨绿洲为研究区,利用实测的土壤有机碳含量与高光谱数据,应用连续投影算法(successive projection algorithm,SPA)从全波段光谱数据中筛选特征变量,并分别采用全波段和特征波段构建偏最小二乘回归(partial least square regression,PLSR)与支持向量机(support vector machine,SVM)模型来估算土壤有机碳含量。结果表明:1)土壤有机碳质量分数变化范围为0.75~48.13 g/kg,平均值为13.31 g/kg,呈中等变异性,变异系数为63.19%。2)土壤有机碳含量与原始光谱反射率表现为负相关性[-0.62<相关系数(r)<-0.07];经SG平滑结合标准化正态变换后进行一阶微分(Savitzky-Golay-standard normal variate-first derivative,SG-SNV-1st Der)预处理后,通过极显著性检验(P<0.01)的波段数达到414个,主要集中在487~575、725~998和1464~1514 nm处,其中在788、800与1768 nm波长处的相关性最高,r均大于0.80。3)光谱经SG-SNV-1st Der预处理后,用SPA构建的PLSR模型验证集的决定系数(R2)=0.79,均方根误差(root mean square error,RMSE)=3.58 g/kg,残余预测误差(residual prediction deviation,RPD)=1.99,四分位数间距性能比(ratio of performance to interquartile distance,RPIQ)=2.23;而运用SPA结合SVM构建的模型验证集R2=0.81,RMSE=3.16 g/kg,RPD=2.25,RPIQ=2.53。说明运用SPA结合SVM构建的模型能较好地估算研究区土壤有机碳含量。 展开更多

关键词 土壤有机碳 高光谱数据 连续投影算法 支持向量机 湖滨绿洲

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湖滨绿洲土壤有机碳含量的支持向量机估算模型

6

作者 杨吉祥 李新国 《新疆农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1477-1486,共10页

【目的】利用高光谱数据快速估算土壤有机碳含量,为干旱区湖滨绿洲合理开发土地资源提供科学依据。【方法】以新疆博斯腾湖北岸湖滨绿洲为研究区,将实测的土壤有机碳含量数据与高光谱数据相结合,对原始光谱进行SG平滑(SavitzkyGolay smo... 【目的】利用高光谱数据快速估算土壤有机碳含量,为干旱区湖滨绿洲合理开发土地资源提供科学依据。【方法】以新疆博斯腾湖北岸湖滨绿洲为研究区,将实测的土壤有机碳含量数据与高光谱数据相结合,对原始光谱进行SG平滑(SavitzkyGolay smoothing,SG)、连续统去除(Continuum Removal,CR)、连续小波变换(Continuous Wavelet Transform,CWT)预处理,采用连续投影算法(Successive Projections Algorithm,SPA)筛选特征波段;应用支持向量机(Support Vector Machines,SVM)模型估算土壤有机碳含量。【结果】(1)研究区土壤有机碳含量为0.69~50.32 g/kg,平均值为14.15 g/kg,标准差为9.51 g/kg,呈中等变异性,变异系数为67.20%。(2)土壤原始光谱反射率在350~750 nm,光谱反射率呈上升趋势,在750~2150 nm,光谱反射率呈相对平稳趋势,在2150~2500 nm,光谱反射率逐渐下降;连续小波变换对土壤原始光谱预处理后随着分解尺度的增加,光谱局部特征明显,吸收峰和反射峰越来越平滑;采用连续投影算法筛选的光谱特征波段集中于350~952 nm、1007~1742 nm、2082~2381 nm,且特征波段仅占可见光-近红外光谱波段的0.30%。(3)连续小波变换结合连续投影算法构建的SVM模型,其训练集和验证集分别R^(2)=0.76,RMSE=4.78和R^(2)=0.94,RMSE=3.30,RPD=2.50。【结论】CWT-SPA-SVM可有效估算研究区土壤有机碳含量。 展开更多

关键词 土壤有机碳含量 连续小波变换 连续投影算法 支持向量机模型 高光谱数据

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双链DNA解链温度的最小二乘支持向量机预测方法 被引量：2

7

作者 李金松 张强 周士华 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第5期55-58,共4页

在DNA计算中,为了确保计算结果的精度和可靠性,要求每个进行编码的DNA分子具有相同或者近似的热力学性质,解链温度Tm是评价DNA分子的热力学稳定性的一个重要的参数。以DNA序列的邻近法参数为基础,应用最小二乘支持向量机(LSSVM)的方法... 在DNA计算中,为了确保计算结果的精度和可靠性,要求每个进行编码的DNA分子具有相同或者近似的热力学性质,解链温度Tm是评价DNA分子的热力学稳定性的一个重要的参数。以DNA序列的邻近法参数为基础,应用最小二乘支持向量机(LSSVM)的方法对解链温度进行预测。结果表明,DNA序列的解链温度误差可以达到±5℃的范围。 展开更多

关键词 邻近法模型 解链温度 最小二乘法支持向量机(LSSVM) DNA计算

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基于多分类支持向量机和主体延伸法的基音检测算法 被引量：1

8

作者 冯起斌 李鸿燕 《现代电子技术》 北大核心 2019年第22期150-154,158,共6页

低信噪比环境下的基音检测颇具难度却极有现实意义,传统基音检测在此背景下效果不佳。因此,提出一种基于多分类支持向量机的基音检测算法。该算法使用语音信号的静态帧级特征对多分类支持向量机进行监督训练,计算出各帧语音可能的几个... 低信噪比环境下的基音检测颇具难度却极有现实意义,传统基音检测在此背景下效果不佳。因此,提出一种基于多分类支持向量机的基音检测算法。该算法使用语音信号的静态帧级特征对多分类支持向量机进行监督训练,计算出各帧语音可能的几个基音大小,作为对应的基音候选值,并使用主体延伸法对得到的候选基音状态进行处理,结合帧与帧之间的时序信息,在候选基音中选取合适值连接起来得到被测语音的基音状态估计曲线。将该算法与相关方法进行比较,实验结果表明,该方法有效提升了低信噪比环境下的基音检测率,在不同强度的噪声干扰下仍能保持良好的鲁棒性。 展开更多

关键词 基音检测 监督学习 基音候选值计算 多分类支持向量机 主体延伸法 检测验证

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连续投影算法在油菜叶片氨基酸总量无损检测中的应用 被引量：28

9

作者 刘飞 张帆 +3 位作者 方慧 金宗来 周伟军 何勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期3079-3083,共5页

应用近红外光谱技术结合连续投影算法(SPA)实现了油菜叶片氨基酸总量(TAA)的快速无损检测。对150个油菜样本进行光谱扫描,通过比较不同预处理,建立油菜叶片氨基酸总量预测的最优偏最小二乘法(PLS)模型。同时应用SPA提取有效波长,作为多... 应用近红外光谱技术结合连续投影算法(SPA)实现了油菜叶片氨基酸总量(TAA)的快速无损检测。对150个油菜样本进行光谱扫描,通过比较不同预处理,建立油菜叶片氨基酸总量预测的最优偏最小二乘法(PLS)模型。同时应用SPA提取有效波长,作为多元线性回归(MLR),PLS和最小二乘-支持向量机(LS-SVM)的输入变量,分别建立SPA-MLR,SPA-PLS和SPA-LS-SVM模型。以决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)作为模型评价指标。结果表明,SPA-MLR和SPA-PLS均优于全波段的PLS模型,SPA-LS-SVM获得了最优的预测结果,其预测的R2和RMSEP分别为0.9830和0.3964,获得了满意的预测精度。说明应用光谱技术检测油菜叶片TAA是可行的,并能获得满意的预测精度,为进一步应用光谱技术进行油菜生长对逆境胁迫的反应及大田监测提供了新的方法。 展开更多

关键词 近红外光谱 油菜 氨基酸总量 连续投影算法 最小二乘-支持向量机

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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

10

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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焦炉煤气多组分拉曼光谱的SPA-SVM定量分析方法

11

作者 谭雨翔 徐玮辰 +11 位作者 李俊楷 郭松杰 徐向君 宫廷 郭古青 孙小聪 王鑫浩 王泽育 胡建勇 张其生 邱选兵 李传亮 《光电工程》 北大核心 2025年第9期107-119,共13页

焦炉煤气多组分浓度测量对优化炼焦工艺,提升能源利用率,减少污染物排放,以及保障安全生产具有重要意义。为提高拉曼光谱对焦炉煤气多组分测量的准确度,基于特征提取和小样本建模的思想,提出一种连续投影与支持向量机算法(SPA-SVM)联用... 焦炉煤气多组分浓度测量对优化炼焦工艺,提升能源利用率,减少污染物排放,以及保障安全生产具有重要意义。为提高拉曼光谱对焦炉煤气多组分测量的准确度,基于特征提取和小样本建模的思想,提出一种连续投影与支持向量机算法(SPA-SVM)联用模型。首先,对比不同机器学习全光谱建模的预测精度,通过留一交叉验证法(LOOCV)确定SVM算法偏差(最小)。为进一步提高模型运行速度和精度,采用SPA算法筛选焦炉煤气的光谱数据特征点,利用特征数据建模并反演多组分浓度。结果表明,H_(2)、CO_(2)、CO、N_(2)和CH_(4)浓度预测值的决定系数R^(2)分别达到0.9918、0.9975、0.9985、0.9872和0.9958,5种组分的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为1.2%、0.5%、0.6%、2.6%、0.8%,准确度优于全光谱建模。该研究对焦炉煤气多组分精准测量提供了方法参考。 展开更多

关键词 拉曼光谱 焦炉煤气 机器学习 连续投影与支持向量机计算法

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基于Lagrangian支持向量机的机械手鲁棒自适应控制 被引量：1

12

作者 刘红平 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2015年第5期266-270,共5页

提出了一种基于Lagrangian支持向量机的不确定机械手鲁棒自适应控制方法。Lagrangian支持向量机采用梯度投影法学习机械手系统的未知部分,来对机械手系统进行非线性补偿。根据Lyapunov稳定性理论设计自适应律进一步在线调整支持向量机... 提出了一种基于Lagrangian支持向量机的不确定机械手鲁棒自适应控制方法。Lagrangian支持向量机采用梯度投影法学习机械手系统的未知部分,来对机械手系统进行非线性补偿。根据Lyapunov稳定性理论设计自适应律进一步在线调整支持向量机的参数,并叠加一个滑模控制项,以保证控制系统的稳定性和鲁棒性。对两关节机械手的仿真结果证明了以上控制方法的有效性。 展开更多

关键词 Lagrangian支持向量机 机械手 鲁棒控制 梯度投影法

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基于SPA和多分类SVM的紫外-可见光光谱饮用水有机污染物判别方法研究 被引量：18

13

作者 黄平捷 李宇涵 +4 位作者 俞巧君 王柯 尹航 侯迪波 张光新 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2267-2272,共6页

快速、有效地识别饮用水中污染物类别对于降低突发饮用水污染事件影响十分重要。目前基于紫外-可见光光谱法的饮用水污染物判别模型大多使用主成分分析(PCA)进行特征提取,然而,对于光谱相似度较高的有机污染物,仅从数据驱动的角度提取... 快速、有效地识别饮用水中污染物类别对于降低突发饮用水污染事件影响十分重要。目前基于紫外-可见光光谱法的饮用水污染物判别模型大多使用主成分分析(PCA)进行特征提取,然而,对于光谱相似度较高的有机污染物,仅从数据驱动的角度提取其方差最大的方向作为特征进行识别效果往往不佳。针对有机污染物光谱数据多重共线性以及谱峰重叠干扰的问题,开展了基于连续投影算法(SPA)和多分类支持向量机(M-SVM)的紫外-可见光光谱饮用水有机污染物判别方法研究。首先,使用紫外光谱仪测量苯酚、对苯二酚、间苯二酚和间苯二胺的原始光谱数据并进行预处理,在对四种污染物进行了波长与浓度的相关关系对比分析后,发现苯酚和间苯二酚、对苯二酚和间苯二胺的谱峰重叠较为严重;特征提取时,引入SPA筛选有机污染物紫外-可见光光谱数据的特征波长组合,并对不同波长个数时的光谱吸光度进行多元线性回归分析,选取对应最小预测标准偏差的参数及波段组合作为最优参数组合;基于最优特征波长组合,构建基于多分类SVM的饮用水有机污染物分类识别模型;最后,对比分析了全光谱、 PCA及SPA特征提取后的光谱数据在不同分类方法及不同污染物浓度下的分类效果,进一步说明了SPA的适用性和稳定性。实验结果表明, SPA作为一种提取光谱数据原始特征波段的方法,可以有效的对有机污染物的紫外-可见光光谱进行特征提取,提升不同物质之间的差异,在一定程度上消除多重共线性和谱峰重叠干扰,从而提高分类模型的准确率。该方法对于解决饮用水中谱峰重叠的污染物类型判别问题具有参考价值。 展开更多

关键词 紫外-可见光光谱 有机污染物判别 连续投影算法 多分类支持向量机

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基于FPGA并行实现SVM训练的可重构计算系统 被引量：1

14

作者 彭卫东 郭威 魏麟 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第S02期786-792,共7页

针对支持向量机在处理大规模数据集时所面临的计算复杂度高和训练时间长的问题,设计了一种基于FPGA并行实现支持向量机训练的可重构计算系统,并分析了不同量化方式下的硬件资源消耗与加速性能。通过采用随机梯度下降法训练支持向量机,... 针对支持向量机在处理大规模数据集时所面临的计算复杂度高和训练时间长的问题,设计了一种基于FPGA并行实现支持向量机训练的可重构计算系统,并分析了不同量化方式下的硬件资源消耗与加速性能。通过采用随机梯度下降法训练支持向量机,使得需要求解的维度与样本的维度相关联,相较于传统的基于二次规划的求解方法可以显著降低计算复杂性。同时,利用基于FPGA的可重构硬件平台设计了专用并行计算结构以加速支持向量机的训练过程。对设计的完整系统进行了软硬件联合仿真,在4个公共数据集上的仿真结果表明,整体模型预测准确率达到90%以上;在训练阶段,相较于采用相同算法的软件实现,所提出的浮点数表示下硬件实现的单个样本处理时间至少减少了2个数量级;定点数表示下硬件实现的单个样本处理时间最大减小了3个数量级;与基于二次规划问题求解的硬件实现相比,单个样本处理速度最快提升了394倍。 展开更多

关键词 现场可编程逻辑门阵列 支持向量机 可重构系统 并行计算 随机梯度下降法

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基于可见/近红外光谱和数据驱动的机器学习方法测量土壤有机质和总氮 被引量：7

15

作者 章海亮 谢潮勇 +4 位作者 田彭 詹白勺 陈再良 罗微 刘雪梅 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2226-2231,共6页

土壤养分直接关系到作物产量与品质状况,然而传统化学方法检测存在化学试剂消耗大、耗时费力等问题,不能满足精细农业的需求。快速获取土壤养分信息是发展精细农业、绿色农业的关键,想要了解土壤肥力状况,必须先了解有机质和总氮的含量... 土壤养分直接关系到作物产量与品质状况,然而传统化学方法检测存在化学试剂消耗大、耗时费力等问题,不能满足精细农业的需求。快速获取土壤养分信息是发展精细农业、绿色农业的关键,想要了解土壤肥力状况,必须先了解有机质和总氮的含量状况。许多研究表明,长波近红外光谱被广泛应用于土壤检测领域,然而短波可见/近红外光谱在土壤有机质和总氮的研究上却非常罕见。以江西省吉安市安福县和南昌市新建区的四个村庄作为研究区,根据2×2网格法采集了深度为10~30 cm的棕壤、红壤和水稻土三种最为典型的土壤样品共180份。经过研磨、风干等处理后用四分法均匀划分为两份,用于测定样品光谱信息和理化信息。将土壤样品按照2∶1(120∶60)划分为建模集和预测集。考虑到首尾端波段噪声较大,故去除325~349和1051~1075 nm波段,将350~1050 nm波段用于光谱分析。通过连续投影算法(SPA)筛选出有机质12个特征波长点,总氮11个特征波长点,考虑到土壤光谱信息与土壤理化性质之间可能存在非线性联系,建立全波段与特征波长的线性偏最小二乘回归(PLSR)模型和非线性最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型对土壤有机质和总氮进行研究,LS-SVM模型采用两步网格搜索法优化了两个超参数γ和σ^(2)。研究结果表明:(1)土壤的光谱反射率随波长增加反射率升高,反射率曲线中460、550、580、740和900 nm处有较为明显的吸收特征。(2)从PLSR模型和LS-SVM模型结果分析可知,非线性模型LS-SVM具有更好的预测精度,分析认为土壤光谱信息与土壤理化性质之间存在一些非线性关系。(3)通过连续投影算法筛选的特征波长提高了模型精度,优化了模型运行效率。SPA-LS-SVM模型是所有模型中最优的预测模型,其中有机质模型的R_(pre)^(2)为0.8847,RMSE_(p)为0.1048,RPD为2.9450,总氮模型的R_(pre)^(2)为0.9018,RMSE_(p)为0.0104,RPD为3.1911。(4)本研究说明可见/近红外光谱能够用于测量不同类型的土壤有机质和总氮含量,并且达到较好的预测效果。可见/近红外光谱在土壤检测领域具有巨大潜力。 展开更多

关键词 土壤有机质 总氮 连续投影算法 偏最小二乘回归 最小二乘支持向量机

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基于改进YOLOv8和多元特征的对虾发病检测方法 被引量：1

16

作者 许瑞峰 王瑶华 +3 位作者 丁文勇 於俊琦 闫茂仓 陈琛 《智慧农业（中英文）》 CSCD 2024年第2期62-71,共10页

[目的/意义]对虾病害严重危害对虾养殖业。针对对虾病害发病快、死亡率高等特点,高密度的工厂化养殖等模式需要一种高效率对虾发病检测方法替代传统人工检查方法,实现对虾发病的及时预警。[方法]提出一种基于改进YOLOv8(You Only Look O... [目的/意义]对虾病害严重危害对虾养殖业。针对对虾病害发病快、死亡率高等特点,高密度的工厂化养殖等模式需要一种高效率对虾发病检测方法替代传统人工检查方法,实现对虾发病的及时预警。[方法]提出一种基于改进YOLOv8(You Only Look Once)和多元特征的对虾发病检测方法。首先利用改进YOLOv8网络从对虾夜间水面红外图像中进行前景提取,再利用Farneback光流法和灰度共生矩阵(Gray Level Co-occurrence Matrix,GLCM)提取对虾视频片段的运动特征与图像纹理特征,利用提取到的特征参数构建训练数据集,训练支持向量机(Support Vector Machine,SVM)作为分类器用于检测对虾视频片段,实现对正常与发病的对虾视频片段的检测分类。[结果和讨论]训练好的SVM分类器在300个测试样本上的表现为检测准确率平均值为83%,检测效果达到设计要求。检测误差主要是将发病片段错误地检测为正常片段。该误差主要受水面对虾数量和视频影响。[结论]本研究实现了对对虾发病的检测,提供了一种基于计算机视觉的检测方法。但受条件限制,仅在工厂化养殖环境下进行了实验,尚不能适用于多种养殖环境,仍有改进空间。 展开更多

关键词 对虾病害 计算机视觉 YOLOv8 Farneback光流法 灰度共生矩阵 支持向量机

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高光谱数据处理算法的小麦赤霉病籽粒识别 被引量：37

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作者 刘爽 谭鑫 +6 位作者 刘成玉 朱春霖 李文昊 崔帅 杜懿峰 黄殿成 谢锋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3540-3546,共7页

赤霉病是小麦的一种主要病害,它会导致小麦减产甚至绝收,严重影响小麦种子质量,此外小麦受侵染分泌的真菌毒素危害人类身体健康。因此,小麦赤霉病籽粒的识别具有非常重要的意义。起初普遍采用色谱法和酶联免疫法进行赤霉病检测,这些方... 赤霉病是小麦的一种主要病害,它会导致小麦减产甚至绝收,严重影响小麦种子质量,此外小麦受侵染分泌的真菌毒素危害人类身体健康。因此,小麦赤霉病籽粒的识别具有非常重要的意义。起初普遍采用色谱法和酶联免疫法进行赤霉病检测,这些方法设备昂贵、检测速度慢、准确性低。近年来,高光谱成像技术被广泛应用于农作物的识别与检测中,但是在小麦赤霉病检测的应用研究中,大多采用抽样检测的方法,图像采集完成后需要通过ENVI软件手动选取感兴趣区域。前期准备工作冗杂,而且容易发生漏检,漏检的小麦籽粒在存储运输过程中向周边籽粒快速侵染,难以保障小麦安全健康。鉴于此,利用高光谱成像系统结合机器学习提出了一种用于对大量小麦赤霉病籽粒样本快速可视化识别的算法,以降低漏检率并提升检测效率。实验分别采集健康小麦和染病小麦469~1 082nm波段的高光谱图像,通过直方图线性拉伸结合图像分割的方法获取小麦样本的掩膜图像信息。利用Savitzky-Golay平滑去噪法与标准正态变量变换法(SNV)进行数据预处理,通过主成分分析法(PCA)和连续投影法(SPA)进行特征变量提取,筛选特征变量个数分别为4个和8个。在掩膜图像位置采集健康小麦样本与染病小麦样本各400份,其中75%用于建模集,25%用于测试集。采用十折交叉验证法结合线性判别分析法(LDA)、K-近邻算法(KNN)、支持向量机(SVM)分别建立分类模型,测试集准确率都达到90%以上。随后比较了网格法(GRID)、粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)三种核参数寻优方法对SVM模型的影响,其中,SG-SPA-SVM(PSO)模型分类效果最优,建模集准确率为95.5%,均方根误差为0.212 1,测试集准确率为98%,均方根误差为0.141 4。基于样本点预测的基础之上,对掩膜获得所有小麦样本的光谱曲线进行预测并将识别结果反馈回掩膜中再进行伪彩色显示,实现染病籽粒可视化识别。结果表明,高光谱成像结合SG-SPA-SVM(PSO)算法建立的分类模型可以高效快速、准确无损、可视化的实现小麦赤霉病籽粒识别,为研制小麦赤霉病自动识别设备提供了算法基础。 展开更多

关键词 高光谱成像 小麦 赤霉病 主成分分析 连续投影法 支持向量机

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苹果霉心病可见/近红外透射能量光谱识别方法 被引量：17

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作者 雷雨 何东健 +2 位作者 周兆永 张海辉 苏东 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期193-200,共8页

针对苹果霉心病从外表无法识别的难题,提出基于可见/近红外透射能量光谱进行快速无损识别的模型和方法。在200-1 100 nm波段内采集了200个苹果的透射能量光谱数据,随机选取140个样品作为训练集,剩余60个样品作为测试集。用平滑法和多元... 针对苹果霉心病从外表无法识别的难题,提出基于可见/近红外透射能量光谱进行快速无损识别的模型和方法。在200-1 100 nm波段内采集了200个苹果的透射能量光谱数据,随机选取140个样品作为训练集,剩余60个样品作为测试集。用平滑法和多元散射校正对光谱数据进行预处理。基于全光谱、连续投影算法（SPA）提取的12个特征波长、主成分分析（PCA）提取的9个主成分,分别建立了偏最小二乘判别法、误差反向传播人工神经网络和支持向量机（SVM）识别模型。实验结果说明,应用PCA-SVM建立的模型识别性能最优,该模型对测试集和训练集中霉心病果和健康果的识别正确率分别为99.3%和96.7%。基于SPA和PCA所建模型的输入变量数仅相当于基于全光谱所建模型输入变量数的0.99%和0.74%,极大降低了模型的复杂度。研究结果表明,该方法是可行的且具有较高识别准确度,为苹果在线内部品质分级和便携式苹果霉心病检测仪的研究提供了技术依据。 展开更多

关键词 苹果 霉心病 能量光谱 连续投影算法 主成分分析 支持向量机

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基于介电特性与SPA-SVR算法的水稻含水率检测方法 被引量：18

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作者 张本华 钱长钱 +5 位作者 焦晋康 丁兆赫 张扬 崔红光 刘翠红 冯龙龙 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第18期237-244,共8页

为提高基于介电法水稻含水率的检测精度,以北粳3号水稻为研究对象,利用阻抗分析仪及自制同轴圆柱型电容器测量了不同含水率水稻在1kHz^1MHz频率下的相对介电常数ε′及介质损耗因数ε"。采用x-y共生距离法划分了72个样本校正集和4... 为提高基于介电法水稻含水率的检测精度,以北粳3号水稻为研究对象,利用阻抗分析仪及自制同轴圆柱型电容器测量了不同含水率水稻在1kHz^1MHz频率下的相对介电常数ε′及介质损耗因数ε"。采用x-y共生距离法划分了72个样本校正集和48个样本预测集。利用无信息变量消除法及连续投影法选取介电参数(ε′、ε"及ε′和ε"两者结合)的特征变量,分别利用所提取的特征变量以及单频、全频下的介电参数来建立预测水稻含水率的多元线性回归及支持向量机回归模型,分析模型的预测性能,并对最佳模型的含水率预测结果进行温度补偿。结果表明:基于ε′与ε"两者结合并利用连续投影法提取特征变量建立的支持向量机回归模型预测效果最佳,其预测集决定系数为0.980,预测均方根误差为0.403%。最佳预测模型对不同品种水稻的含水率预测值与烘干法测得的含水率实测值的绝对误差集中分布在±0.5%内,该研究可为粮食含水率的检测提供参考。 展开更多

关键词 含水率 水稻 介电特性 连续投影法 支持向量机回归

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SPA-LS-SVM检测土壤有机质和速效钾研究 被引量：10

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作者 章海亮 刘雪梅 何勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1348-1351,共4页

应用可见/短波近红外光谱分析测量土壤有机质和速效钾含量。光谱预处理包括平滑,标准归一化,多元散射校正和平滑结合一阶导数,以消除系统噪声和外部干扰,分别应用偏最小二乘和最小二乘支持向量机方法建立校正模型,模型的输入为基于连续... 应用可见/短波近红外光谱分析测量土壤有机质和速效钾含量。光谱预处理包括平滑,标准归一化,多元散射校正和平滑结合一阶导数,以消除系统噪声和外部干扰,分别应用偏最小二乘和最小二乘支持向量机方法建立校正模型,模型的输入为基于连续投影算法得到的特征波长。比较显示基于连续投影算法得到的特征波长为输入的最小二乘支持向量机优于偏最小二乘法建模。模型评价指标由相关系数和预测均方误差表示。有机质的相关系数和预测均方误差分别0.860 2和2.98,速效钾为0.730 5和15.78。表明基于连续投影算法可见/短波近红外光谱利用最小二乘支持向量机建模,可以作为一个精确的土壤有机质和速效钾的测定方法。 展开更多

关键词 连续投影算法 最小二乘支持向量机 土壤 有机质 速效钾

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