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基于荧光光镊与机器学习的单细胞血液分类方法
被引量：
1
1
作者
周哲海
熊涛
+2 位作者
赵爽
张帆
朱桂贤
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期1081-1087,共7页
利用物种间血液成分的差异来识别物种,对生物医学、医疗健康、海关、刑侦、食品安全、野生动物保护等工作十分重要。但目前的研究都是针对群体细胞展开,忽略了单细胞的异质性,开展基于单细胞的血液光谱分类方法研究非常迫切。在此提出...
利用物种间血液成分的差异来识别物种,对生物医学、医疗健康、海关、刑侦、食品安全、野生动物保护等工作十分重要。但目前的研究都是针对群体细胞展开,忽略了单细胞的异质性,开展基于单细胞的血液光谱分类方法研究非常迫切。在此提出了一种基于荧光光镊和机器学习的单细胞血液分类方法,利用光镊实现了单细胞捕获,通过荧光光谱检测系统获得了单细胞荧光光谱数据,并基于机器学习方法实现了准确分类。首先,设计并搭建了一套荧光光镊系统,实现了单细胞捕获和荧光光谱检测。然后,制备了马、猪、犬、鸡四种动物的红细胞稀释液,以440 nm激光作为荧光激发光源,获得了四个物种每种100条、共计400条荧光光谱数据,并进行了背景去除、平滑、归一化的预处理,消除了信号中的噪声干扰。随后,建立了随机森林分类模型,分析了当抽取特征数k=20时,模型中树的棵数与预测准确率之间的关系,当决策树m=500时,分类正确率趋于稳定,有很高的分类正确率和运行效率。进一步地,设定样本数据的30%作为测试集、70%为训练集,计算不同波长与特征重要性之间的关系,得到了10个分类准确率,并取平均值作为模型分类的准确率,测试集最终准确率达到93.1%,方差为0.31%。最后,计算了混淆矩阵,对模型预测精度进行了评价,鸡的分类正确率最高,马的分类正确率最低。分析表明,对分类有重要贡献的物质分别是卟啉类物质、血红素和黄素腺嘌呤二核苷酸。总之,研究表明,将荧光光镊与机器学习方法相结合,可实现单细胞水平的血液分类,较高的分类正确率验证了这种方法的可行性和有效性。同时,该方法不需要过多样品就能满足建模需求,避免了因浓度低带来的荧光自吸收强度过低等问题,具有快速、准确分类的优点,具有非常重要的潜在应用价值。
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关键词
血液
分类
荧光光镊
机器学习
单细胞
随机森林分类模型
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职称材料
基于随机森林算法的广州白云机场终端区雷暴潜势预报
2
作者
杨洁
曹正
+2 位作者
杜宇
武凯军
李晞雅
《热带气象学报》
CSCD
北大核心
2022年第3期387-396,共10页
利用2014—2015年夏季雷达资料获取雷暴发生有无数据,计算探空资料的对流指数与雷暴发生有无数据的灰色关联度,发现雷暴产生跟抬升凝结高度气压、850~700 hPa的温度和露点温度、风切变的关系最紧密。接着建立广州白云机场终端区内3类区...
利用2014—2015年夏季雷达资料获取雷暴发生有无数据,计算探空资料的对流指数与雷暴发生有无数据的灰色关联度,发现雷暴产生跟抬升凝结高度气压、850~700 hPa的温度和露点温度、风切变的关系最紧密。接着建立广州白云机场终端区内3类区域(离塔台中心8 km、50 km、100 km)的12小时随机森林分类模型,对不同区域的雷暴潜势进行预报和评估,发现终端区区域面积越大,雷暴发生样本比例越高,临界成功指数CSI、预报准确率AF、探测概率POD越来越高,虚假报警率FAR越来越低,表明预报出来的准确率越来越高。离塔台中心50 km和100 km区域的预报准确率AF和探测概率POD超过70%,对航空重要天气MDRS通报业务有指示作用。同时袋外错误率均低于1/3,随机森林算法的泛化性能好。
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关键词
灰色关联度
12小时
随机森林分类模型
预报准确率AF
探测概率POD
MDRS
袋外错误率
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职称材料
2000-2020年海南岛天然橡胶人工林分布变化数据集
被引量：
4
3
作者
包青格乐
张润卿
+4 位作者
王艺宸
崔嵬
赵俊福
乌兰
孙仲益
《中国科学数据（中英文网络版）》
CSCD
2023年第4期364-375,共12页
天然橡胶人工林是海南岛最主要的森林生态系统之一,是我国热区生态系统服务价值的新兴增长点。准确监测和绘制海南岛橡胶林空间分布情况和动态变化趋势,对区域生态环境与经济发展至关重要。利用从Google Earth Engine(GEE)云平台获取的1...
天然橡胶人工林是海南岛最主要的森林生态系统之一,是我国热区生态系统服务价值的新兴增长点。准确监测和绘制海南岛橡胶林空间分布情况和动态变化趋势,对区域生态环境与经济发展至关重要。利用从Google Earth Engine(GEE)云平台获取的1998–2022年海南岛Landsat TM/OLI影像数据,结合第三次全国国土调查报告数据与野外调查数据,采用随机森林分类模型,获得了2000–2020年5期海南岛天然橡胶人工林分布变化数据集。数据集总体精度为96.93%,生产者精度为89.10%,用户精度为94.72%,具有较高准确性;海南岛橡胶林面积增长趋势明显,由2000年3661.65km^(2)增长至2020年7422.02km^(2)。本数据集可以为橡胶林生态系统监测、管理与决策等方面提供数据支持。
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关键词
橡胶林
Landsat影像
随机森林分类模型
Google
Earth
Engine云平台
海南岛
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职称材料
题名
基于荧光光镊与机器学习的单细胞血液分类方法
被引量：
1
1
作者
周哲海
熊涛
赵爽
张帆
朱桂贤
机构
北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期1081-1087,共7页
基金
国家自然科学基金项目(61875237)
北京长城学者支持计划项目(CIT&TCD20190323)
北京青年拔尖人才支持计划项目(Z2019042)资助。
文摘
利用物种间血液成分的差异来识别物种,对生物医学、医疗健康、海关、刑侦、食品安全、野生动物保护等工作十分重要。但目前的研究都是针对群体细胞展开,忽略了单细胞的异质性,开展基于单细胞的血液光谱分类方法研究非常迫切。在此提出了一种基于荧光光镊和机器学习的单细胞血液分类方法,利用光镊实现了单细胞捕获,通过荧光光谱检测系统获得了单细胞荧光光谱数据,并基于机器学习方法实现了准确分类。首先,设计并搭建了一套荧光光镊系统,实现了单细胞捕获和荧光光谱检测。然后,制备了马、猪、犬、鸡四种动物的红细胞稀释液,以440 nm激光作为荧光激发光源,获得了四个物种每种100条、共计400条荧光光谱数据,并进行了背景去除、平滑、归一化的预处理,消除了信号中的噪声干扰。随后,建立了随机森林分类模型,分析了当抽取特征数k=20时,模型中树的棵数与预测准确率之间的关系,当决策树m=500时,分类正确率趋于稳定,有很高的分类正确率和运行效率。进一步地,设定样本数据的30%作为测试集、70%为训练集,计算不同波长与特征重要性之间的关系,得到了10个分类准确率,并取平均值作为模型分类的准确率,测试集最终准确率达到93.1%,方差为0.31%。最后,计算了混淆矩阵,对模型预测精度进行了评价,鸡的分类正确率最高,马的分类正确率最低。分析表明,对分类有重要贡献的物质分别是卟啉类物质、血红素和黄素腺嘌呤二核苷酸。总之,研究表明,将荧光光镊与机器学习方法相结合,可实现单细胞水平的血液分类,较高的分类正确率验证了这种方法的可行性和有效性。同时,该方法不需要过多样品就能满足建模需求,避免了因浓度低带来的荧光自吸收强度过低等问题,具有快速、准确分类的优点,具有非常重要的潜在应用价值。
关键词
血液
分类
荧光光镊
机器学习
单细胞
随机森林分类模型
Keywords
Blood classification
Fluorescence optical tweezers
Machine learning
Single cell
Random forest classification model
分类号
O657.38 [理学—分析化学]
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职称材料
题名
基于随机森林算法的广州白云机场终端区雷暴潜势预报
2
作者
杨洁
曹正
杜宇
武凯军
李晞雅
机构
中国民用航空中南空中交通管理局气象中心
中山大学大气科学学院
中国民航大学航空气象系
出处
《热带气象学报》
CSCD
北大核心
2022年第3期387-396,共10页
基金
国家自然科学基金项目(41875055)资助。
文摘
利用2014—2015年夏季雷达资料获取雷暴发生有无数据,计算探空资料的对流指数与雷暴发生有无数据的灰色关联度,发现雷暴产生跟抬升凝结高度气压、850~700 hPa的温度和露点温度、风切变的关系最紧密。接着建立广州白云机场终端区内3类区域(离塔台中心8 km、50 km、100 km)的12小时随机森林分类模型,对不同区域的雷暴潜势进行预报和评估,发现终端区区域面积越大,雷暴发生样本比例越高,临界成功指数CSI、预报准确率AF、探测概率POD越来越高,虚假报警率FAR越来越低,表明预报出来的准确率越来越高。离塔台中心50 km和100 km区域的预报准确率AF和探测概率POD超过70%,对航空重要天气MDRS通报业务有指示作用。同时袋外错误率均低于1/3,随机森林算法的泛化性能好。
关键词
灰色关联度
12小时
随机森林分类模型
预报准确率AF
探测概率POD
MDRS
袋外错误率
Keywords
gray correlation degree
12 h forecast model based on random forests
forecast accuracy(AF)
detection probability(POD)
Massive Delay Response System(MDRS)
out of bag error rate
分类号
P445 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
2000-2020年海南岛天然橡胶人工林分布变化数据集
被引量：
4
3
作者
包青格乐
张润卿
王艺宸
崔嵬
赵俊福
乌兰
孙仲益
机构
海南大学生态与环境学院
国家林业和草原局发展研究中心
海南省生态环境监测中心
海南省农林环境过程与生态调控重点实验室
出处
《中国科学数据（中英文网络版）》
CSCD
2023年第4期364-375,共12页
基金
国家自然科学基金青年基金项目(42101101)
国家自然科学基金地区基金项目(32160320)
国家重点研发计划项目(2021YFD2200404)。
文摘
天然橡胶人工林是海南岛最主要的森林生态系统之一,是我国热区生态系统服务价值的新兴增长点。准确监测和绘制海南岛橡胶林空间分布情况和动态变化趋势,对区域生态环境与经济发展至关重要。利用从Google Earth Engine(GEE)云平台获取的1998–2022年海南岛Landsat TM/OLI影像数据,结合第三次全国国土调查报告数据与野外调查数据,采用随机森林分类模型,获得了2000–2020年5期海南岛天然橡胶人工林分布变化数据集。数据集总体精度为96.93%,生产者精度为89.10%,用户精度为94.72%,具有较高准确性;海南岛橡胶林面积增长趋势明显,由2000年3661.65km^(2)增长至2020年7422.02km^(2)。本数据集可以为橡胶林生态系统监测、管理与决策等方面提供数据支持。
关键词
橡胶林
Landsat影像
随机森林分类模型
Google
Earth
Engine云平台
海南岛
Keywords
rubber plantation
Landsat imagery
random forest classification model
Google Earth Engine cloud platform
Hainan Island
分类号
S794.1 [农业科学—林木遗传育种]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于荧光光镊与机器学习的单细胞血液分类方法
周哲海
熊涛
赵爽
张帆
朱桂贤
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于随机森林算法的广州白云机场终端区雷暴潜势预报
杨洁
曹正
杜宇
武凯军
李晞雅
《热带气象学报》
CSCD
北大核心
2022
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
2000-2020年海南岛天然橡胶人工林分布变化数据集
包青格乐
张润卿
王艺宸
崔嵬
赵俊福
乌兰
孙仲益
《中国科学数据（中英文网络版）》
CSCD
2023
4
在线阅读
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职称材料
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