采用二次连续投影法和BP人工神经网络的寒富苹果病害高光谱图像无损检测 被引量：29

1

作者 刘思伽 田有文 +1 位作者 张芳 冯迪 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期277-282,共6页

为提供苹果病害在线、快速、无损检测的理论依据,采用高光谱成像技术进行了北方大面积种植的寒富苹果病害无损检测研究。寒富苹果的主要病害有炭疽病、苦痘病、黑腐病和褐斑病害。为选择较少的有效波长而利于在线快速检测,首先采集高光... 为提供苹果病害在线、快速、无损检测的理论依据,采用高光谱成像技术进行了北方大面积种植的寒富苹果病害无损检测研究。寒富苹果的主要病害有炭疽病、苦痘病、黑腐病和褐斑病害。为选择较少的有效波长而利于在线快速检测,首先采集高光谱苹果图像,分割出感兴趣区域并提取光谱信息,然后采用连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)从全波长(500~970 nm)中提取了10个特征波长SPA1(502、573、589、655、681、727、867、904、942 nm和967 nm),再对这10个特征波长采用连续投影算法提取3个特征波长SPA2(681、867 nm和942 nm)。最后利用全波长光谱信息、SPA1提取的10个特征波长的光谱信息和SPA2提取的3个特征波长的光谱信息作为输入矢量采用线性判别分析、支持向量机和BP人工神经网络(BP artificial neural network,BPANN)模型进行苹果病害的检测。通过对检测结果分析,最终选择SPA2-BPANN为最佳检测方法,训练集检测率达100%,验证集检测率达100%。结果表明,高光谱成像技术可以有效对苹果病害进行检测,所获得的特征波长可为开发多光谱成像的苹果品质检测和分级系统提供参考。 展开更多

关键词 高光谱成像 连续投影法 BP人工神经网络 苹果病害 无损检测

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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

2

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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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

3

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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基于CA/SPA-CARS算法的小麦条锈病特征波段优选与监测模型构建

4

作者 谷玲霄 方涛 +4 位作者 杜林丹 吴喜芳 李长春 连增增 岳哲 《农业机械学报》 北大核心 2025年第6期487-498,共12页

作物病害会严重制约作物产量和品质,传统的病害监测方法效率低且易受主观因素影响。高光谱遥感技术以其高光谱分辨率和客观真实性在作物病害监测中展现出重要潜力。本文利用多生育期冬小麦地面高光谱及田间病情指数(Disease index,DI),... 作物病害会严重制约作物产量和品质,传统的病害监测方法效率低且易受主观因素影响。高光谱遥感技术以其高光谱分辨率和客观真实性在作物病害监测中展现出重要潜力。本文利用多生育期冬小麦地面高光谱及田间病情指数(Disease index,DI),基于相关性分析(Correlation analysis,CA)和连续投影法(Successive projections algorithm,SPA)分别对光谱数据进行光谱特征降维,通过构建最优参数的竞争性自适应重加权采样(Competitive adaptive reweighted sampling,CARS)算法优选小麦条锈病敏感波段,最后利用偏最小二乘回归(Partial least squares regression,PLSR)、反向传播神经网络(Back propagation neural network,BPNN)和极限学习机(Extreme learning machine,ELM)算法建立基于特征光谱的病情指数模型,比较不同建模方法的建模效果,实现小麦条锈病监测。研究结果表明,不同生育期均显示小麦条锈病敏感特征波段多集中于近红外和短波红外波段,其中挑旗期为842、850、858 nm,灌浆期为947、953、1275、1277、1590、1663、1665 nm;对比不同建模算法,PLSR模型表现最佳,满足小麦早期病虫害监测需求,且在病害中期显示更明显特征;挑旗期和灌浆期分别以SPA-CARS-MCX和CA-CARS-MSC数据构建PLSR模型预测效果最优,验证集R2分别为0.782和0.861,RMSE分别为0.022和0.094,RPD分别为2.140和2.687。本文构建算法能够为不同生育期小麦条锈病监测提供参考。 展开更多

关键词 小麦条锈病 光谱变换 特征波段选择 相关性分析 连续投影法 竞争性自适应重加权采样

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焦炉煤气多组分拉曼光谱的SPA-SVM定量分析方法

5

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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高光谱数据处理算法的小麦赤霉病籽粒识别 被引量：37

6

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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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

7

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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基于高光谱成像的青梅酸度检测方法 被引量：19

8

作者 赵茂程 杨君荣 +2 位作者 陆丹丹 曹瑾 陈一鸣 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期318-323,共6页

针对传统理化分析的青梅酸度检测方法破坏性大、耗时长、无法实现在线检测的不足,对基于高光谱成像技术的青梅酸度快速无损检测方法进行研究。采集了487个青梅样本在550~1 000 nm波段内的高光谱图像,经过光谱相对反射率校正和6种不同滤... 针对传统理化分析的青梅酸度检测方法破坏性大、耗时长、无法实现在线检测的不足,对基于高光谱成像技术的青梅酸度快速无损检测方法进行研究。采集了487个青梅样本在550~1 000 nm波段内的高光谱图像,经过光谱相对反射率校正和6种不同滤波后,分别利用连续投影算法(SPA)、遗传算法(GA)以及连续投影结合遗传算法(SPA+GA)3种光谱降维方法,提取了反映青梅内部酸度信息的特征波长,并建立波长与青梅p H值的偏最小二乘(PLS)预测模型,研究不同滤波和不同降维方法下的预测精度。研究结果表明:同一预测模型,Savitzky-Golay(S-G)平滑滤波预测精度最高;相比SPA或GA单一算法降维,经5点S-G平滑滤波后SPA+GA光谱降维的方法,可显著降低模型复杂度,提高模型预测精度,预测集的均方根误差为0.070 6,相关系数为0.792 5。 展开更多

关键词 青梅 酸度 高光谱图像 遗传算法 连续投影法 特征降维

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基于高光谱成像的苹果果梗完整性识别方法研究 被引量：3

9

作者 田有文 赖兴涛 +3 位作者 张芳 石瑞瑶 古文君 王文森 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期234-241,共8页

为了实现对苹果品质的等级评价,对果梗的完整性进行检测是必不可少的。选取了苹果样本260个,其中果梗完整果104个、果梗不完整果92个、没有果梗果64个。利用高光谱成像技术提取苹果感兴趣区域光谱信息。采用逐步多元回归算法(stepwise m... 为了实现对苹果品质的等级评价,对果梗的完整性进行检测是必不可少的。选取了苹果样本260个,其中果梗完整果104个、果梗不完整果92个、没有果梗果64个。利用高光谱成像技术提取苹果感兴趣区域光谱信息。采用逐步多元回归算法(stepwise multiple linear regression,SMLR)从全波段(450~970nm)提取了5个特征波长(594.78,572.08,599.84,626.48,666nm),采用连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)从全波段(450~970nm)提取了7个特征波长(467.5,672.4,695.4,730.2,840.4,952.6,969.6nm)。然后,提取感兴趣区域的惯性矩、相关性、能量和熵4个纹理特征。将光谱特征、纹理特征、光谱特征结合纹理特征3组数据,分别作为输入矢量,采用支持向量机(support vector machine,SVM)、BP人工神经网络(BP artificial neural network,BPANN)对苹果果梗完整性进行识别,使用交叉验证的方法进行5组交叉验证,每一组分别从训练集和验证集中拿出30个进行互换,将5组验证集正确率的平均值作为评价指标,并且对比分析结果。结果表明:单独使用纹理特征作为输入矢量,果梗识别效果不佳,SVM模型正确率为50.3%,BPANN模型正确率为37.2%。融合光谱特征和纹理特征作为输入矢量识别效果一般,SPA-T-SVM模型正确率为86.6%,SPA-T-BPANN模型正确率为80.3%,SMLR-T-SVM模型正确率为77.2%,SMLR-T-BPANN模型正确率为74.9%。只采用光谱特征作为输入矢量识别效果较好,其中SPA-SVM方法识别效果最好,识别正确率达到91.7%,且数据计算量小。该研究为苹果品质等级评价提供了理论依据。 展开更多

关键词 果梗完整性 高光谱成像 连续投影法 支持向量机

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基于高光谱成像技术的掺伪食用油快速鉴别研究

10

作者 侯畅 李开开 《化学研究与应用》 北大核心 2025年第6期1487-1496,共10页

为了探索基于高光谱成像技术快速无损鉴别掺伪食用油的可行性,以纳福汇有机山茶油为研究对象,掺入不同浓度的植物油如玉米油和大豆油,制备二元、三元掺伪山茶油样品,建立低度掺伪、中度掺伪、高度掺伪三个梯度的掺伪类别,以及纯山茶油共... 为了探索基于高光谱成像技术快速无损鉴别掺伪食用油的可行性,以纳福汇有机山茶油为研究对象,掺入不同浓度的植物油如玉米油和大豆油,制备二元、三元掺伪山茶油样品,建立低度掺伪、中度掺伪、高度掺伪三个梯度的掺伪类别,以及纯山茶油共4种类别、480组数据。按照4∶1划分训练集和测试集,通过SavitzkyGolay卷积平滑(SG)、标准正态变换(SNV)和连续小波变换(CWT)对原始光谱数据进行预处理,再分别利用竞争性自适应重加权算法(CARS)、连续投影法(SPA)和无信息变量消除(UVE)对特征波段进行筛选提取,最后建立随机森林(RF)、极度梯度提升树(XGBoost)和逻辑回归(LR)进行建模并对比分析,通过准确率、精确率、召回率、F1指标分析比较几种模型的预测精度和可靠性。研究结果表明:基于全波段的分类识别模型中,采用SNV预处理的模型识别效果最好。此外,基于特征波段的分类识别模型中,采用SNV-CARS-RF所构建的模型识别效果最好,测试集的准确率、精确率、召回率、F1指标分别为97.92%和98.08%、97.92%、0.98。本研究采用高光谱技术结合机器学习的方法,为掺伪山茶油和其他食用油掺伪的快速无损鉴别提供了新的思路,对于公安机关打击掺伪油行为、保障食品安全和遏制经济犯罪具有实践意义。 展开更多

关键词 高光谱 食用油掺伪 机器学习 连续投影法 随机森林

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基于高光谱成像技术的长枣不同保藏温度的可溶性固形物含量检测方法 被引量：11

11

作者 冯愈钦 吴龙国 +3 位作者 何建国 王松磊 贺晓光 丁佳兴 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1014-1022,共9页

应用高光谱成像技术对不同保藏温度的灵武长枣的可溶性固形物含量进行预测模型建立。提取图像中感兴趣区域的平均光谱数据,经过不同光谱预处理后,利用连续投影法(SPA)选择特征波长,对4℃冷藏光谱提取13个特征波段(421,426,512,598,641,6... 应用高光谱成像技术对不同保藏温度的灵武长枣的可溶性固形物含量进行预测模型建立。提取图像中感兴趣区域的平均光谱数据,经过不同光谱预处理后,利用连续投影法(SPA)选择特征波长,对4℃冷藏光谱提取13个特征波段(421,426,512,598,641,670,675,723,814,906,944,978,982 nm),对常温保藏光谱提取12个特征波段(425,507,555,598,673,680,685,718,809,910,954,978 nm)。对于MSC处理、MSC+SPA处理、Savitzky-Golay平滑处理和SNV 4种预处理方法,筛选出的最优预处理方法是冷藏采用MSC处理、常温采用MSC+SPA处理。对应这两种最优预处理方法,分别建立偏最小二乘法(PLSR)、支持向量机(SVM)、主成分回归(PCR)3种预测模型。在以上获得的6个预测模型中,得出冷藏、常温保藏的最优模型分别为MSCPLSR模型(R2C:0.852,RMSEC:0.940;R2P:0.857,RMSEP:0.894)和MSC+SPA-PLSR模型(R2C:0.872,RMSEC:0.866;R2P:0.787,RMSEP:1.007)。结果表明:利用高光谱成像技术,结合多种预测模型建立,能够测定不同保藏温度下的灵武长枣可溶性固形物含量,实现对灵武长枣准确快速的无损检测。 展开更多

关键词 高光谱成像 可溶性固形物 连续投影法 偏最小二乘法

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基于SPA-PLSR的小麦叶片含水率敏感波段筛选方法研究 被引量：1

12

作者 吴剑飞 《农业与技术》 2022年第7期1-5,共5页

植被叶片含水率的准确快速获取对于作物长势情况诊断有重要意义。本研究对孕穗-抽穗期的冬小麦原始高光谱数据进行3种变换处理,采用连续投影法(SPA)和双波段光谱指数筛选出与含水率相关性较高的波段组合,对敏感波段组合和全波段进行建... 植被叶片含水率的准确快速获取对于作物长势情况诊断有重要意义。本研究对孕穗-抽穗期的冬小麦原始高光谱数据进行3种变换处理,采用连续投影法(SPA)和双波段光谱指数筛选出与含水率相关性较高的波段组合,对敏感波段组合和全波段进行建模。结果表明:经SPA筛选的敏感波段占全波段总数的2%以下,结合偏最小二乘回归(PLSR)构建的叶片含水率反演模型SPA-PLSR预测效果最好,最高预测决定系数达0.9453,高于以双波段组合和全波段所建模型的预测精度。连续投影法在提取与叶片含水率相关的敏感波段方面有良好表现,因此,利用波段筛选算法获取的波段所建模型反演冬小麦叶片含水率是可行的,可为准确快捷估算农田旱情和灌溉决策提供参考。 展开更多

关键词 冬小麦 叶片含水率 光谱指数 连续投影法

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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

13

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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近红外特征波长筛选在勾兑梨汁中原汁含量的快速检测中的应用 被引量：6

14

作者 王武 王建明 +1 位作者 李颖 李玉榕 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期3058-3062,共5页

为实现近红外光谱进行勾兑梨汁中原汁含量的快速检测,采用相同可溶性固形物含量的新鲜梨汁和果汁粉冲剂按照原汁含量为0%~100%进行勾兑,并结合遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)以及萤火虫算法(GSO&FA)进行特征波长筛选,比较分析四种... 为实现近红外光谱进行勾兑梨汁中原汁含量的快速检测,采用相同可溶性固形物含量的新鲜梨汁和果汁粉冲剂按照原汁含量为0%~100%进行勾兑,并结合遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)以及萤火虫算法(GSO&FA)进行特征波长筛选,比较分析四种算法分别建立的偏最小二乘(PLS)模型。结果表明,GA-PLS,PSO-PLS,GSO-PLS,FA-PLS四种模型均能够剔除大部分波长变量,其中以FA-PLS模型效果最佳,不仅保证模型的稳健性,而且简化了模型,提高了预测的精度。为了进一步优选特征波长,利用连续投影算法(SPA)在FA基础上做进一步波长筛选,并比较全波段PLS,SPA-PLS,FA-PLS,FA-SPA-PLS模型,四种模型泛化能力为:FA-PLS>PLS>FA-SPA-PLS>SPA-PLS,其预测均方根误差分别为0.029 1,0.033 3,0.033 9和0.137 0,相应的波长变量数量依次367,765,20和18。其中SPA-PLS波长变量最少,但预测误差远远高于其他三种模型,综合考虑预测精度与波长变量数目,FA-SPA-PLS模型不仅波长变量较少而且预测精度较高,能够有效鉴别勾兑梨汁中原汁含量。研究利用近红外光谱技术为快速鉴别勾兑果汁提供一种有益思路,并通过波长变量筛选简化定量分析模型。 展开更多

关键词 近红外 特征波长 偏最小二乘 连续投影法

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基于高光谱图像与光谱特征融合技术的鸡蛋新鲜度无损判别模型的建立 被引量：3

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作者 刘翠玲 秦冬 +5 位作者 孙晓荣 吴静珠 杨雨菲 胡昊 李佳琮 昝佳睿 《食品科学技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期172-182,共11页

鸡蛋新鲜度等级评价是鸡蛋品质检测过程中的一项重要技术指标。选取了不同储藏环境的鸡蛋样本并采集其高光谱图像信息与光谱信息,提取图像特征和光谱特征;采用并行式融合方法进行图谱特征融合,基于连续投影法-灰度共生矩阵方法进行特征... 鸡蛋新鲜度等级评价是鸡蛋品质检测过程中的一项重要技术指标。选取了不同储藏环境的鸡蛋样本并采集其高光谱图像信息与光谱信息,提取图像特征和光谱特征;采用并行式融合方法进行图谱特征融合,基于连续投影法-灰度共生矩阵方法进行特征提取;建立支持向量机鸡蛋新鲜度判别模型。采用粒子群算法优化模型,训练集准确率达到85%,预测集准确率达到76.67%。为了解决单模型可能出现的偶然性误判问题,采用递进式特征融合方法,引入多模型共识策略和深度残差网络ResNet 50分析方法。建立基于连续投影法-方向梯度直方图特征提取方法的多模型共识策略,该模型的训练集准确率提升至89%,预测集准确率提升至88%;同时,建立基于连续投影法-方向梯度直方图特征提取方法的深度残差网络ResNet 50模型,模型的训练集准确率提升至89%,预测集的准确率提升至86.67%。图谱特征融合建模分析表明,并行式融合方法和递进式融合方法对鸡蛋新鲜度等级判别都有一定的可识别性,且递进式融合算法的多模型共识策略判别效果更佳。 展开更多

关键词 鸡蛋新鲜度 高光谱成像技术 连续投影法 图谱特征融合 支持向量机

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近红外高光谱成像技术检测成熟期酿酒葡萄果皮的花色苷含量 被引量：5

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作者 杨蜀秦 彭康 刘旭 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期110-117,共8页

【目的】运用高光谱成像技术检测成熟期酿酒葡萄果皮的花色苷含量。【方法】利用900~1 700 nm近红外高光谱成像和多元回归模型对多品种酿酒葡萄成熟期不同阶段果皮花色苷含量进行预测建模。采集成熟期4~5个阶段的6个品种共75组酿酒葡萄... 【目的】运用高光谱成像技术检测成熟期酿酒葡萄果皮的花色苷含量。【方法】利用900~1 700 nm近红外高光谱成像和多元回归模型对多品种酿酒葡萄成熟期不同阶段果皮花色苷含量进行预测建模。采集成熟期4~5个阶段的6个品种共75组酿酒葡萄样本的高光谱图像,运用不同预处理方法对光谱数据进行处理。基于主成分分析(PCA)和连续投影法(SPA)降维,将化学方法测量结果作为花色苷含量的参考值,采用支持向量回归(SVR)建立花色苷含量预测模型。【结果】SPA-SVR模型性能优于其他模型,其预测决定系数(R_p^2)为0.869 1,均方根误差(RMSEp)为0.135 9。【结论】将近红外高光谱成像技术应用于多品种成熟期酿酒葡萄果皮的花色苷含量的快速无损检测具有良好的可行性。 展开更多

关键词 高光谱成像 酿酒葡萄 果皮 花色苷 连续投影法 支持向量回归

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改进深度置信网络的苹果内部品质评价 被引量：3

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作者 胡春艳 于来行 《食品与机械》 北大核心 2022年第4期156-161,206,共7页

目的:解决苹果近红外光谱存在大量冗余信息和苹果内部品质评价精度较低的问题,提高苹果内部品质评价的精度。方法:提出一种连续投影法的特征波长筛选与灰狼优化算法改进深度置信网络(GWO-DBN)的苹果内部品质评价模型。针对苹果光谱数据... 目的:解决苹果近红外光谱存在大量冗余信息和苹果内部品质评价精度较低的问题,提高苹果内部品质评价的精度。方法:提出一种连续投影法的特征波长筛选与灰狼优化算法改进深度置信网络(GWO-DBN)的苹果内部品质评价模型。针对苹果光谱数据具有维度高而复杂的特点,分别对比全波段和主成分分析法、连续投影法等筛选特征波长的结果,确定苹果光谱特征波长筛选方法;针对深度置信网络(DBN)模型性能受参数设定的影响,运用灰狼优化算法(GWO)对DBN模型参数进行优化选择,提出一种连续投影法的特征波长筛选与GWO-DBN的苹果内部品质评价模型。结果:与中粒子群算法改进深度置信网络(PSO-DBN)、遗传算法改进深度置信网络(GA-DBN)和DBN相比,基于GWO-DBN的苹果内部品质评价的准确度最高。结论:GWO-DBN算法可以有效提高苹果内部品质评价的准确率。 展开更多

关键词 灰狼优化算法 深度置信网络 近红外光谱 连续投影法

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高光谱成像技术的柑橘植株叶片含氮量预测模型 被引量：43

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作者 李金梦 叶旭君 +2 位作者 王巧男 张初 何勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期212-216,共5页

氮素是果树生长发育的一种大量必需元素,及时准确地监控果树的氮营养状况,对果树的合理施肥、增产、优化果实品质以及减缓过量施氮引起的水资源污染具有重要意义。利用高光谱成像技术结合多变量统计学方法,建立了柑橘植株叶片的含氮量... 氮素是果树生长发育的一种大量必需元素,及时准确地监控果树的氮营养状况,对果树的合理施肥、增产、优化果实品质以及减缓过量施氮引起的水资源污染具有重要意义。利用高光谱成像技术结合多变量统计学方法,建立了柑橘植株叶片的含氮量预测模型。研究步骤为:高光谱扫描、提取平均光谱曲线、预处理原始光谱数据、采用连续投影法提取特征波段和建立含氮量预测模型。从SG平滑、SNV、MSC、1-Der等11种预处理方法中筛选出的较优预处理方法是SG平滑、Detrending和SG平滑-Detrending。对应这三种最优预处理方法,先采用连续投影法挑选出各自的特征波长,然后将各特征波段下的光谱反射率作为偏最小二乘、多元线性回归和反向传播人工神经网络模型的输入,各自建立三个预测模型。从以上获得的9个预测模型中,得出两个最优模型SG平滑-Detrending-SPA-BPNN(Rp:0.851 3,RMSEP:0.188 1)和Detrending-SPA-BPNN(Rp:0.8609,RMSEP:0.159 5)。结果表明,利用高光谱数据测定柑橘叶片含氮量具有可行性。这为实时、准确地监控柑橘植株生长过程中叶片含氮量的变化以及合理科学的氮肥施加提供了一定的理论基础。 展开更多

关键词 高光谱成像技术 柑橘叶片 连续投影法 偏最小二乘法 反向传播人工神经网络

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基于机器视觉的辣椒外部品质检测 被引量：7

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作者 任锐 张淑娟 +3 位作者 赵华民 孙海霞 李成吉 廉孟茹 《食品与机械》 北大核心 2021年第1期165-168,共4页

为实现正常辣椒和缺陷辣椒(黑斑、虫蚀和花皮)的快速检测,通过图像采集,利用中值滤波去噪;提取样本图像24个颜色特征值,20个纹理特征值,利用Otsu算法阈值分割,提取2个形态特征值;选用连续投影法(Successive Projections Algorithm,SPA)... 为实现正常辣椒和缺陷辣椒(黑斑、虫蚀和花皮)的快速检测,通过图像采集,利用中值滤波去噪;提取样本图像24个颜色特征值,20个纹理特征值,利用Otsu算法阈值分割,提取2个形态特征值;选用连续投影法(Successive Projections Algorithm,SPA)优选14个特征值,结合最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LS-SVM)方法进行建模,SPA-LS-SVM模型检测结果为98.67%,模型最优。 展开更多

关键词 辣椒 品质检测 机器视觉 连续投影法 最小二乘支持向量机

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基于近红外光谱的SSA-RELM的菠萝含水率快速检测 被引量：5

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作者 赵艳莉 赵倩 李志强 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2023年第11期79-86,共8页

目的:建立快速无损检测菠萝含水率的方法。方法:提出一种基于连续投影法的特征波长选择和麻雀搜索算法(SSA)优化正则化极限学习机(RELM)的菠萝含水率检测模型。针对菠萝近红外光谱数据具有维度高、冗余信息多的特点,分别对比连续投影法... 目的:建立快速无损检测菠萝含水率的方法。方法:提出一种基于连续投影法的特征波长选择和麻雀搜索算法(SSA)优化正则化极限学习机(RELM)的菠萝含水率检测模型。针对菠萝近红外光谱数据具有维度高、冗余信息多的特点,分别对比连续投影法、主成分分析法和全波段等筛选特征波长的结果,确定菠萝近红外光谱特征波长筛选方法;针对RELM模型性能受其输入层权值和隐含层偏置的影响,运用麻雀搜索算法优化RELM模型的输入层权值和隐含层偏置,提出一种基于麻雀搜索算法改进正则化极限学习机的菠萝含水率检测模型。结果:与遗传算法改进正则化极限学习机(GA-RELM)、粒子群算法改进正则化极限学习机(PSO-RELM)和RELM相比,基于麻雀算法改进正则化极限学习机(SSA-RELM)的菠萝含水率检测模型的检测精度最高。结论:麻雀搜索算法优化RELM模型可以有效提高RELM模型的菠萝含水率检测精度。 展开更多

关键词 近红外光谱 菠萝 含水率 正则化极限学习机 麻雀搜索算法 特征波长 连续投影法

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