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蒙特卡罗无信息变量消除方法用于近红外光谱预测果品硬度和表面色泽的研究 被引量:27
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作者 郝勇 孙旭东 +2 位作者 潘圆媛 高荣杰 刘燕德 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1225-1229,共5页
近红外光谱(NIRS)分析方法用于梨的硬度和表面色泽的无损快速定量分析,提高了分析方法的预测精度,消除无信息建模变量对模型稳定性的影响。分别采用蒙特卡罗无信息变量消除(Monte Carlo unin-formative variables elimination,MC-UVE)... 近红外光谱(NIRS)分析方法用于梨的硬度和表面色泽的无损快速定量分析,提高了分析方法的预测精度,消除无信息建模变量对模型稳定性的影响。分别采用蒙特卡罗无信息变量消除(Monte Carlo unin-formative variables elimination,MC-UVE)和基于小波变换(wavelet transform,WT)的蒙特卡罗无信息变量消除(WT-MC-UVE)方法对梨的硬度和表面色泽的建模变量进行筛选。结果表明,对于硬度模型,采用WT-MC-UVE方法,210个变量可以得到和原始光谱(1 451个变量)近似的预测结果;对于表面色泽的预测模型,采用WT-MC-UVE方法后,建模变量减少为220,模型的预测均方根误差从1.06减小为0.90,预测相关系数从0.975提高为0.981。因此,WT-MC-UVE方法可以有效地选择建模变量,既能提高模型的稳定性,又能提高多元校正的预测精度。 展开更多
关键词 近红外光谱 硬度 表面色泽 蒙特卡罗 无信息变量消除
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鸡蛋蛋白pH可见/近红外光谱在线检测信息变量提取研究 被引量:10
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作者 刘燕德 彭彦颖 孙旭东 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1075-1080,共6页
利用可见/近红外光谱在线检测鸡蛋品质中的蛋白pH,采用漫反射方式进行光谱采集。采用反向区间偏最小二乘法(BiPLS)和蒙特卡罗无信息变量消除法(MC-UVE)分别优化鸡蛋蛋白pH可见/近红外光谱的信息区间组合及筛选有效建模变量数。经过最优... 利用可见/近红外光谱在线检测鸡蛋品质中的蛋白pH,采用漫反射方式进行光谱采集。采用反向区间偏最小二乘法(BiPLS)和蒙特卡罗无信息变量消除法(MC-UVE)分别优化鸡蛋蛋白pH可见/近红外光谱的信息区间组合及筛选有效建模变量数。经过最优预处理方法一阶导数对光谱进行预处理校正后,BiPLS方法筛选的区间分隔最优数为25,对应信息区间为598.33~617.55nm、636.63~655.58nm、783.25~800.72nm和852.24~885.82nm。利用MC-UVE方法筛选出来的最佳建模变量数为250个,BiPLS模型的Rp为0.827和RMSEP值为0.094;MC-UVE-PLS模型的Rp为0.833和RMSEP值为0.086。结果表明利用蒙特卡罗无信息变量消除方法可以有效选择建模变量,既克服了复杂样品各信息区间对PLS建模贡献率不一样的问题,又能提高模型的稳定性和多元校正的预测精度。 展开更多
关键词 可见/近红外光谱 在线检测 蒙特卡罗无信息变量消除法 蛋白pH
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近红外光谱分析中的高斯过程回归方法 被引量:4
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作者 冯爱明 方利民 林敏 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1514-1517,共4页
将高斯过程算法引入化学计量学领域,用于挖掘近红外光谱与被测物组分之间的复杂关系。为增加模型的稳健性,首先采用了蒙特卡罗交叉验证方法以去除异常样本,而后多元散射校正、平滑、导数等方法被用于模型的预处理。近红外光谱在经过无... 将高斯过程算法引入化学计量学领域,用于挖掘近红外光谱与被测物组分之间的复杂关系。为增加模型的稳健性,首先采用了蒙特卡罗交叉验证方法以去除异常样本,而后多元散射校正、平滑、导数等方法被用于模型的预处理。近红外光谱在经过无信息变量去除算法处理后,在保留有用信息的基础上大大缩减了波长点数,以这些特征波长点作为输入建立的分析模型更具有解释能力和稳健性。为验证算法的有效性,使用了一组公开的数据集,它包含了80个玉米样品的近红外光谱以及油、淀粉、蛋白质的含量值。GP回归算法被用于分析这三种组分的含量,所得模型的评价指标分别采用校正、校正集交叉验证均方根误差、预测均方根误差以及各自的相关系数。结果显示,模型的校正相关系数r达到0.99以上,预测时的相关系数r也在0.96以上,验证了该算法的有效性。 展开更多
关键词 高斯过程 近红外光谱 蒙特卡罗交叉验证 无信息变量去除 定量分析
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变量筛选方法结合局部线性嵌入理论用于近红外光谱定量模型优化 被引量:1
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作者 郝勇 孙旭东 杨强 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期3208-3212,共5页
变量筛选策略结合局部线性嵌入(local linear embedding,LLE)理论用于近红外光谱(near infrared spectroscopy,NIRS)定量模型优化。蒙特卡罗无信息变量消除方法(monte carlo uninformation variable elimination,MCUVE)和连续投影算法(s... 变量筛选策略结合局部线性嵌入(local linear embedding,LLE)理论用于近红外光谱(near infrared spectroscopy,NIRS)定量模型优化。蒙特卡罗无信息变量消除方法(monte carlo uninformation variable elimination,MCUVE)和连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)以及两者结合的变量筛选策略用于NIRS冗余变量的剔除;偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和LLE-PLSR用于复杂样品光谱定量模型的构建。结果表明:MCUVE方法既能有效的提取信息变量,同时可以提高模型的预测精度;LLE-PLSR可以得到比PLSR方法更加准确的定量分析模型;MCUVE结合LLE-PLSR是一种有效的光谱定量分析方法。 展开更多
关键词 近红外光谱 蒙特卡罗无信息变量消除 连续投影算法 局部线性嵌入
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基于MC-UVE、GA算法及因子分析对葡萄酒酒精度近红外定量模型的优化研究 被引量:13
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作者 王怡淼 朱金林 +3 位作者 张慧 赵建新 顾小红 朱华新 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1310-1316,共7页
对葡萄酒酒精度偏最小二乘(Partial least squares,PLS)回归模型进行优化研究。使用近红外光谱仪采集葡萄酒样本的光谱数据,用于建立酒精度定量模型,实现在线快速检测。通过蒙特卡罗无信息变量消除(Monte Carlo uninformative variable ... 对葡萄酒酒精度偏最小二乘(Partial least squares,PLS)回归模型进行优化研究。使用近红外光谱仪采集葡萄酒样本的光谱数据,用于建立酒精度定量模型,实现在线快速检测。通过蒙特卡罗无信息变量消除(Monte Carlo uninformative variable elimination,MC-UVE)和遗传算法(Genetic algorithm,GA)进行变量选择,基于被选择的变量分别进行PLS和因子分析(Factor analysis,FA),建立回归模型。结果表明,MC-UVE-GA-FAR模型预测集相关系数(R2)为0.946,预测均方根误差(Root mean square error of prediction,RMSEP)为0.215,效果优于MC-UVE-GA-PLS模型。与基于全范围光谱所建PLS回归模型相比,模型效果有所提升,而且模型所选变量个数仅为6,极大地简化了模型。MC-UVE和GA算法与FA分析结合可以实现模型的优化。 展开更多
关键词 近红外光谱 葡萄酒 遗传算法 蒙特卡罗无信息变量消除 因子分析
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基于MC-UVE-VIP两步波长筛选实现近红外光谱模型的无标样传递 被引量:2
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作者 张站鸽 倪力军 +1 位作者 张立国 栾绍嵘 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期204-209,共6页
该文将蒙特卡洛-无变量信息消除(MC-UVE)算法和变量重要性投影(VIP)算法结合,挑选出重要、有信息的波长变量,建立了MC-UVE-VIP两步波长筛选方法。该法首先采用MC-UVE筛选出稳定性参数大于某一阈值(Mthreshold)的有信息波长集合U_(UVE),... 该文将蒙特卡洛-无变量信息消除(MC-UVE)算法和变量重要性投影(VIP)算法结合,挑选出重要、有信息的波长变量,建立了MC-UVE-VIP两步波长筛选方法。该法首先采用MC-UVE筛选出稳定性参数大于某一阈值(Mthreshold)的有信息波长集合U_(UVE),然后采用VIP算法从U_(UVE)中筛选出VIP参数大于U_(UVE)中所有波长VIP均值的波长,作为重要、有信息的波长集合U_(UVE)-VIP。基于U_(UVE)-VIP建立玉米中蛋白质含量的偏最小二乘回归(PLSR)近红外光谱预测模型,模型的潜变量个数根据累计贡献率大于99.9%确定。该模型变量少、稳健、可解释性强、运算速度快,其预测两台从机样品蛋白质的平均相对误差(MARE)分别为1.64%与1.88%,均小于MC-UVE模型的从机MARE(5.40%与5.19%)和VIP模型的从机MARE(6.23%与7.16%)。因此,基于MC-UVE-VIP两步波长筛选法所建立的玉米蛋白质含量近红外光谱模型可直接传递到从机,无需进行模型或从机光谱校正。该模型传递性能优于单纯基于MC-UVE或VIP算法筛选波长所建模型及全波长模型。 展开更多
关键词 两步波长筛选 蒙特卡洛-无变量信息消除(MC-UVE) 变量重要性投影(VIP) 无标样模型转移 玉米蛋白质含量预测
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基于蒙特卡罗无信息变量消除的烟气指标预测 被引量:2
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作者 门月 丁香乾 刘孝良 《现代电子技术》 2012年第24期82-84,共3页
使用近红外光谱(NIRS)分析方法对烟叶的CO、烟碱、焦油含量进行无损快速定量分析,可以提高分析方法的预测精度,消除无信息建模变量对模型稳定性的影响。在此以烟叶为研究对象,利用蒙特卡罗无信息变量消除方法(MC-UVE)对烟叶的近红外光... 使用近红外光谱(NIRS)分析方法对烟叶的CO、烟碱、焦油含量进行无损快速定量分析,可以提高分析方法的预测精度,消除无信息建模变量对模型稳定性的影响。在此以烟叶为研究对象,利用蒙特卡罗无信息变量消除方法(MC-UVE)对烟叶的近红外光谱进行了波段点的筛选,并利用筛选出的波段建立PLS校正模型。结果表明利用蒙特卡罗无信息变量消除方法可以有效选择建模变量,既克服了复杂样品各信息区间对PLS建模贡献率不一样的问题,又能提高模型的稳定性和多元校正的预测精度。 展开更多
关键词 近红外光谱 蒙特卡罗无信息变量消除 变量筛选 偏最小二乘法
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饲料中粗脂肪和粗纤维含量的近红外光谱快速分析 被引量:11
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作者 郝勇 吴文辉 商庆园 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期215-220,共6页
采用近红外光谱(NIRS)结合偏最小二乘(PLS)方法,实现对饲料中粗脂肪和粗纤维的快速定量分析。采用Norris-Williams平滑求导(NW)和多元散射校正(MSC)方法对光谱进行预处理;蒙特卡罗无信息变量消除法(MCUVE)、变量组合集群分析法(VCPA)和... 采用近红外光谱(NIRS)结合偏最小二乘(PLS)方法,实现对饲料中粗脂肪和粗纤维的快速定量分析。采用Norris-Williams平滑求导(NW)和多元散射校正(MSC)方法对光谱进行预处理;蒙特卡罗无信息变量消除法(MCUVE)、变量组合集群分析法(VCPA)和区间变量迭代空间收缩法(iVISSA)用于光谱变量选择和优化;PLS用于光谱校正模型的建立,采用校正集相关系数(R_c)、交互验证均方根误差(RMSECV)、预测集相关系数(R_p)和预测集均方根误差(RMSEP)评价模型。光谱预处理中经MSC处理后的光谱模型优于其他预处理方法,其RMSECV和RMSEP值都减小,R_c和R_p值都增大。脂肪定量分析中,原始光谱模型的RMSECV和R_c为0.21和0.87, RMSEP和R_p为0.20和0.88,变量数(V_n)为1 501;经MCUVE方法选择变量后建立的定量模型,其RMSECV和R_c为0.17和0.92, RMSEP和R_p为0.19和0.89,V_n为400个;经VCPA选择变量建立PLS定量模型,其RMSECV和R_c为0.21和0.87, RMSEP和R_p为0.25和0.81,V_n为12;经iVISSA选择变量后的模型,其RMSECV和R_c为0.21和0.86, RMSEP和R_p为0.20和0.87,V_n为20。粗纤维定量分析中,原始模型的RMSECV和R_c为0.28和0.91, RMSEP和R_p为0.25和0.95,V_n为1 501;经MCUVE选择后的模型,其RMSECV和R_c为0.23和0.95, RMSEP和R_p为0.23和0.94,V_n为740;经VCPA选择变量后的模型,其RMSECV和R_c为0.27和0.91, RMSEP和R_p为0.30和0.91,V_n为11;经iVISSA选择后变量的模型,其RMSECV和R_c为0.29和0.90, RMSEP和R_p为0.27和0.93,V_n为20。结果表明, MSC方法可以有效提高光谱质量,消除光谱平移误差;MCUVE变量选择方法可以简化模型提高模型精度和稳定性,建立最优模型。在粗脂肪的定量分析模型中, MSC处理后的光谱经过MCUVE选择后剩余400个变量,R_c和R_p相较于全谱模型提高了0.05和0.01, RMSECV和RMSEP分别降低到了0.17和0.19;经VCPA和iVISSA选择变量的模型其结果与全谱模型相似,但其变量分别只有12和20个。在粗纤维模型中,经MCUVE选择后740个变量用于建立PLS模型,其R_c和R_p为0.95和0.94, RMSECV和RMSEP分别为0.23和0.23;VCPA和iVISSA分别运用11和12个变量建立回归模型,但结果都比MCUVE模型差。利用饲料近红外光谱建立MSC-MCUVE-PLS模型可以有效对饲料粗脂肪和粗纤维进行定量分析。 展开更多
关键词 近红外光谱 饲料 蒙特卡罗无信息变量消除法 变量组合集群分析法 区间变量迭代空间收缩法
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肾结石中钙离子含量红外光谱快速分析
9
作者 王静 郝勇 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1337-1340,共4页
含钙性肾结石是泌尿结石的主要成分,因此对钙离子含量的快速定量分析具有重要意义。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱法(attenuated total reflection-fourier transform infrared spectroscopy,ATR-FTIR)对由35份肾结石和46份配制结... 含钙性肾结石是泌尿结石的主要成分,因此对钙离子含量的快速定量分析具有重要意义。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱法(attenuated total reflection-fourier transform infrared spectroscopy,ATR-FTIR)对由35份肾结石和46份配制结石组成的混合样品集的钙离子进行定量分析,不同的预处理方法和蒙特卡罗变量筛选方法(Monte Carlo uninformation variable elimination,MCUVE)用于模型的优化。光谱经多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)和MCUVE处理后,模型的交互验证均方根误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)都得到了降低,分别由2.62和3.04减小为2.06和1.88,预测相关系数为0.966。MSC结合MCUVE方法可以提高中红外光谱定量分析钙离子含量的分析精度,为肾结石的成因分析和分类提供一种快速的辅助分析方法。 展开更多
关键词 红外光谱 肾结石 钙离子 小波导数 蒙特卡罗无信息变量消除
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基于无信息变量消除法的水稻种子发芽率测定 被引量:5
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作者 曲歌 陈争光 张庆华 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期1015-1020,共6页
为了解决常规的水稻种子发芽率测定方法存在的试验周期长且操作繁琐等问题,实现水稻种子发芽率的快速检测。本研究以黑龙江省五常市五优稻四号粳稻种子为研究对象,首先将7组种子样本(每组60个样本,共计420个样本)置于温度为45℃,湿度为... 为了解决常规的水稻种子发芽率测定方法存在的试验周期长且操作繁琐等问题,实现水稻种子发芽率的快速检测。本研究以黑龙江省五常市五优稻四号粳稻种子为研究对象,首先将7组种子样本(每组60个样本,共计420个样本)置于温度为45℃,湿度为90%的环境中分别进行为期0d、1d、2d、3d、4d、5d、6d的不同时段的人工老化,然后采集每个水稻种子样本的光谱数据后进行发芽试验。对光谱数据使用蒙特卡洛交叉验证法进行异常样本剔除,并应用UVE法对全光谱数据进行特征波长选择,使光谱数据由全光谱的1845个数据点缩减为524个数据点,最后建立PLSR预测模型。所建模型的预测集决定系数R 2为0.8170、RMSEP为2.1830。试验结果表明,经UVE法降维后建立PLSR模型的各项参数均优于全光谱模型,因此,UVE特征波长选择算法为提高水稻种子发芽率测定模型的预测能力提供了一种新的途径。 展开更多
关键词 水稻种子 近红外光谱 蒙特卡洛交叉验证 无信息变量消除法 发芽率
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木材抗拉强度的近红外光谱MC-UVE-IVSO建模方法 被引量:2
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作者 蒋大鹏 高礼彬 +1 位作者 陈金浩 张怡卓 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2488-2493,共6页
木材抗拉强度是评价木材力学性质的重要指标。针对近红外光谱建模中样本数据量小、波长信息冗余所导致预测模型精度低的问题,提出一种基于模型集群分析MC-UVE-IVSO波长优选的木材抗拉强度建模方法。以桦木为例,选取150个桦木样本作为实... 木材抗拉强度是评价木材力学性质的重要指标。针对近红外光谱建模中样本数据量小、波长信息冗余所导致预测模型精度低的问题,提出一种基于模型集群分析MC-UVE-IVSO波长优选的木材抗拉强度建模方法。以桦木为例,选取150个桦木样本作为实验对象,首先使用900~1700 nm波段的近红外光谱仪采集试件光谱数据,并采用力学试验机获得相应的抗拉强度真值;然后对采集的光谱数据运用多元散射校正(MSC)、一阶求导和卷积平滑(SG)相结合的方法进行预处理,完成光谱平滑滤波;分别采用变量组合集群分析算法(VCPA)、蒙特卡罗无信息变量消除法(MC-UVE)、迭代变量子集优化算法(IVSO)及MC-UVE-IVSO组合优化算法进行波长筛选,并对比优选波长结果;最后在优选近红外波长基础上,建立桦木抗拉强度的偏最小二乘预测模型(PLS)。实验结果表明:基于MC-UVE-IVSO算法优选波长的PLS模型,光谱变量数由512减小到98,优选波长占总波长的19%,其预测决定系数R^(2)为0.94,预测均方根误差RMSEP为7.50,性能偏差比RPD为3.16,相比于全波段、MC-UVE、VCPA、MC-UVE-VCPA与IVSO相应的R^(2)(0.92、0.93、0.82、0.87、0.93)、RMSEP(17.91、11.7、14.91、12.12、8.47)和RPD(2.81、2.91、2.25、2.28、2.78)均有不同程度提升;通过统计特征波长所建立的预测模型箱形图,进一步证明了MC-UVE-IVSO算法在处理多变量波长的稳定性。实验结果表明,MC-UVE方法可以消除与建模不相关的多数变量,而IVSO算法能有效搜索出最优变量子集,基于MC-UVE-IVSO的光谱优选算法提升了木材抗拉强度预测模型的准确性和稳定性,为木材近红外光谱的无损、快速与精准检测提供了一定的理论基础。 展开更多
关键词 木材抗拉强度 近红外光谱 集群分析 蒙特卡罗无信息变量消除 迭代变量子集优化
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不同颜色冬枣可溶性固形物可见-近红外光谱分析模型构建 被引量:1
12
作者 郝勇 杜娇君 +1 位作者 张书敏 王起明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3385-3391,共7页
冬枣品质受其品种和生长环境等因素的影响,引起采后化转红指数不同,导致果实的颜色差异较大,从而影响其可溶性固形物(SSC)检测模型的分析精度。采用可见-近红外(Vis-NIR)光谱结合Norris-Williams平滑(NWS)、连续小波导数(CWD)、多元散... 冬枣品质受其品种和生长环境等因素的影响,引起采后化转红指数不同,导致果实的颜色差异较大,从而影响其可溶性固形物(SSC)检测模型的分析精度。采用可见-近红外(Vis-NIR)光谱结合Norris-Williams平滑(NWS)、连续小波导数(CWD)、多元散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)和NWS-MSC五种光谱预处理方法构建不同颜色(红绿相间MJ,绿色GJ和红色RJ)冬枣SSC的偏最小二乘(PLS)定量分析模型,分别采用MJ, GJ, RJ, MJ-GJ和MJ-GJ-RJ五个样品集合建立冬枣SSC的定量分析模型,并采用由MJ-GJ-RJ三种颜色冬枣样品组成的测试集进行模型的评价;以不同建模样品集(校正集)的校正相关系数(Rc)和交互验证均方根误差(RMSECV)作为构建最优模型的评价指标;测试集的预测相关系数(Rp)和预测均方根误差(RMSEP)用于模型预测精度的评价。研究结果表明:分别采用MJ, GJ和RJ的独立样品集进行建模时,模型仅对具有相同颜色的冬枣样品的SSC实现了较好的预测;分别在MJ样品中加入GJ和GJ-RJ样品进行MJ-GJ和MJ-GJ-RJ两个混合样品集的定量模型的构建时,MJ-GJ模型对MJ和GJ样品的SSC具有较好的预测效果,其RMSECV,Rc, RMSEP,Rp分别为1.108, 0.698, 0.980, 0.724和1.108, 0.698, 0.983, 0.822,而对RJ样品的预测误差较大,模型的RMSECV,Rc, RMSEP,Rp为1.108, 0.698, 1.928, 0.597;而MJ-GJ-RJ模型对三种颜色的冬枣SSC均有较好的预测结果:MJ-GJ-RJ模型对MJ样品的SSC模型的RMSECV,Rc, RMSEP,Rp为1.158, 0.796, 1.077, 0.668;对GJ样品的SSC模型的RMSECV,Rc, RMSEP,Rp为1.158, 0.796, 0.881, 0.861;对RJ样品的SSC模型的RMSECV,Rc, RMSEP,Rp为1.158, 0.796, 1.140, 0.841;采用蒙特卡罗无信息变量消除(MCUVE)方法进一步对MJ-GJ-RJ样品集光谱的特征变量进行优选后,模型的Rc和Rp分别由原来的0.796和0.864提高到0.884和0.922,模型的RMSECV和RMSEP分别由1.158和0.946减小到0.886和0.721,模型具有较好的分析精度。采用可见-近红外光谱对不同颜色冬枣的SSC进行分析时,当建模集样品与测试集样品颜色属性相似或选择性质相似的建模变量进行模型构建时,模型具有更好的通用性。 展开更多
关键词 可见-近红外光谱 偏最小二乘 冬枣 可溶性固形物 蒙特卡罗无信息变量消除
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