基于DS-PDS联用的苹果可溶性固形物近红外模型传递方法

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作者 成晔 黄浩冉 +1 位作者 汪莹 熊智新 《食品科学》 北大核心 2025年第8期34-40,共7页

为了实现苹果可溶性固形物含量(soluble solid content,SSC)近红外分析模型的传递,以2台便携式近红外光谱仪测得的89个苹果样品的SSC及光谱数据为研究对象。首先利用经异常样本剔除和预处理后的校正集建立主机的SSC偏最小二乘回归近红... 为了实现苹果可溶性固形物含量(soluble solid content,SSC)近红外分析模型的传递,以2台便携式近红外光谱仪测得的89个苹果样品的SSC及光谱数据为研究对象。首先利用经异常样本剔除和预处理后的校正集建立主机的SSC偏最小二乘回归近红外光谱分析模型,然后采用直接标准化(direct standardization,DS)与分段直接标准化(piecewise direct standardization,PDS)联用的DS-PDS方法实现模型与从机共享。结果表明:与传统的DS和PDS方法相比,所建立的模型经过DS-PDS算法传递后,不仅明显提升了对从机样本的预测效果,并且还减弱了PDS算法模型传递光谱中出现的奇异锐锋(artifacts)现象。经传递后模型的验证集标准偏差与预测标准偏差比值从模型传递前的1.5853上升到3.2645,预测标准偏差则从1.0932降低至0.5309。因此采用DS-PDS算法能充分发挥DS与PDS算法各自的优点,较好地实现了2台便携式光谱仪间的模型传递。 展开更多

关键词 近红外光谱 模型传递 可溶性固形物含量 直接标准化-分段直接标准化

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PDS用于不同温度下的近红外光谱模型传递研究 被引量：10

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作者 林振兴 邬蓓蕾 +1 位作者 王豪 王群威 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1330-1333,共4页

采用合适的计算方法可降低测定环境对近红外光谱校正模型稳健性的影响。该文以喷气燃料为研究对象,考察了分段直接校正算法对所建模型预测结果的影响,通过选择转移样品数及窗口宽度,建立了最佳的校正模型和光谱转移参数。结果表明,在20... 采用合适的计算方法可降低测定环境对近红外光谱校正模型稳健性的影响。该文以喷气燃料为研究对象,考察了分段直接校正算法对所建模型预测结果的影响,通过选择转移样品数及窗口宽度,建立了最佳的校正模型和光谱转移参数。结果表明,在20℃下建立近红外光谱校正模型,直接预测30℃下喷气燃料的密度,预测集样品均方根误差(RMSEP)为0.2031,而30℃近红外光谱采用分段直接校正算法模型转移后,预测集样品均方根误差(RMSEP)降低为0.1354,预测结果得到明显改善,有效地解决了样品温度对近红外光谱分析结果的影响。 展开更多

关键词 近红外光谱 分段直接校正算法 喷气燃料 测定温度

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PA和PDS算法在遥感FTIR光谱模型传递中的应用 被引量：1

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作者 胡兰萍 葛存旺 +1 位作者 江国庆 石健 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期788-792,共5页

采用普鲁克分析(PA)算法和分段直接校正(PDS)算法,解决化学计量学多元校正中的模型传递问题。选择红外谱图严重混叠的4种大气有机毒物——丙酮、苯、三氯甲烷和甲醇作为分析对象,文中的光谱数据来自2部分:美国环境保护署(EPA)数据库和... 采用普鲁克分析(PA)算法和分段直接校正(PDS)算法,解决化学计量学多元校正中的模型传递问题。选择红外谱图严重混叠的4种大气有机毒物——丙酮、苯、三氯甲烷和甲醇作为分析对象,文中的光谱数据来自2部分:美国环境保护署(EPA)数据库和实验室的实测遥感傅里叶变换红外(RS-FTIR)光谱数据。研究PA算法、PDS算法中主因子数及传递样品数对传递结果的影响,分别计算2种算法对该4组分体系的预测均方根误差(RMSEP)并进行比较。预测结果表明:2种算法均取得了较好的模型传递效果,其中PDS算法丙酮的RMSEP为0.145,PA算法丙酮的RMSEP为0.122,PA算法优于PDS算法。 展开更多

关键词 遥感傅里叶变换 红外光谱 分段直接校正 普鲁克分析 多元校正 模型传递 多组分分析

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改进的K/S算法对近红外光谱模型传递影响的研究 被引量：45

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作者 李华 王菊香 +1 位作者 邢志娜 申刚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期362-365,共4页

在近红外光谱分析模型传递中,常用Kennard/Stone算法(K/S算法)来选择转换集样品。K/S算法是根据样品间光谱的欧氏距离来计算样品间差异的。为了寻求样品间差异的最佳表达方式,用K/S算法选出更有代表性的样品。文章分别用欧氏距离和马氏... 在近红外光谱分析模型传递中,常用Kennard/Stone算法(K/S算法)来选择转换集样品。K/S算法是根据样品间光谱的欧氏距离来计算样品间差异的。为了寻求样品间差异的最佳表达方式,用K/S算法选出更有代表性的样品。文章分别用欧氏距离和马氏距离计算混胺样品的光谱差异,用PDS算法传递混胺中二甲苯胺近红外光谱分析模型,通过传递后的预测标准偏差(SEP)评价两种距离的优劣。用性质差异和光谱差异结合的方式计算样品间的差异,并与单独用光谱差异和性质差异的方式进行比较。结果表明,在PDS算法中,马氏距离选出的样品更具有代表性,性质差异和光谱差异的结合更能代表样品间的差异。 展开更多

关键词 模型传递 分段直接校正 K/S算法 马氏距离

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结合SNV的分段直接标准化方法在拉曼光谱模型传递中的应用 被引量：15

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作者 黄承伟 戴连奎 董学锋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1279-1282,共4页

为了实现拉曼光谱在不同仪器上的模型传递,文章提出了一种改进的分段直接标准化算法。该方法先利用标准正态变换法对光谱数据进行处理,以减少源机与目标机之间的光谱背景与强度影响,再采用分段直接标准化算法消除不同仪器间对样本信息... 为了实现拉曼光谱在不同仪器上的模型传递,文章提出了一种改进的分段直接标准化算法。该方法先利用标准正态变换法对光谱数据进行处理,以减少源机与目标机之间的光谱背景与强度影响,再采用分段直接标准化算法消除不同仪器间对样本信息反应差异,实现拉曼光谱的全谱传递。此外,还提出了传递误差率指标用于对光谱传递效果的定量评价。针对汽油拉曼光谱的实验结果表明,该文提出的算法具有传递样本少、传递精度高和模型稳健性强等优点,可应用于不同拉曼光谱仪器间的模型传递。 展开更多

关键词 分段直接标准化 标准正态变换 拉曼光谱 模型传递

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样品选择结合分段直接校正法和偏最小二乘法用于近红外光谱分析模型传递研究 被引量：7

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作者 王菊香 孟凡磊 +1 位作者 刘林密 崔伟成 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期91-96,共6页

为了实现近红外光谱分析模型在不同仪器间的共享,对分析模型的传递方法进行了研究。以混胺燃料的分析模型为例,采用马氏距离法对转换集样品进行选择,采用分段直接校正(PDS)法结合偏最小二乘(PLS)法,对从仪器光谱进行校正。对转换集样品... 为了实现近红外光谱分析模型在不同仪器间的共享,对分析模型的传递方法进行了研究。以混胺燃料的分析模型为例,采用马氏距离法对转换集样品进行选择,采用分段直接校正(PDS)法结合偏最小二乘(PLS)法,对从仪器光谱进行校正。对转换集样品数、PLS回归的主因子数、PDS的窗口宽度进行选择,当转换集样品数为12、主因子数为1、窗口宽度为39时,转换集样品的光谱校正率达到96.5%.混胺分析模型传递后,预测集样品的标准偏差远远好于校正前的结果,与主仪器的非常接近。研究结果表明:采用马氏距离法选择转换集样品,并结合PDS-PLS算法计算转换矩阵,可有效扣除不同仪器间的光谱差异,提高混胺分析模型的传递精度,实现三乙胺、二甲苯胺、水分、密度的准确分析。 展开更多

关键词 光学 光谱分析 近红外光谱 模型传递 马氏距离法 分段直接校正法 偏最小二乘法 混胺

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考虑品种差异的冷鲜猪肉含水率高光谱信号补正算法 被引量：6

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作者 刘善梅 李小昱 钟雄斌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期272-278,共7页

为提高含水率高光谱校正模型对不同品种冷鲜猪肉样本的适用性,该文提出了1种品种敏感波段选择结合分段直接校正的高光谱信号补正方法。首先用主品种偏最小二乘回归模型和添加了7个从品种样本后更新模型的模型回归系数相对差异值,以此选... 为提高含水率高光谱校正模型对不同品种冷鲜猪肉样本的适用性,该文提出了1种品种敏感波段选择结合分段直接校正的高光谱信号补正方法。首先用主品种偏最小二乘回归模型和添加了7个从品种样本后更新模型的模型回归系数相对差异值,以此选出对品种敏感的波段,然后采用分段直接校正算法对选中波段的光谱信号补正,以消除品种差异对模型预测效果的影响。以猪肉含水率为检测指标,以零号土猪肉为主品种,以恩施山黑猪为从品种,经该算法补正后,主品种模型对从品种样本的预测均方根误差从补正前的1.42%减小到0.50%,预测决定系数从0.20提高到0.84,预测偏差比率(residual prediction deviation,RPD)从0.91提高到2.58。结果表明,该文提出的补正算法能显著提高零号土猪肉含水率模型对恩施山黑猪含水率的预测能力。 展开更多

关键词 含水率 算法 光谱分析 品种差异 敏感波段 分段直接校正

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一种新的多元校正模型分子光谱传递方法（英文） 被引量：2

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作者 曹玉婷 袁洪福 赵众 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期973-981,共9页

无论是近红外还是红外光谱,多元校正模型的传递问题都尚未解决。为了实现模型和光谱的传递,提出了一种改进的PDS算法——SA-PDS算法,论方法通过PDS算法进行模型传递,使用光谱间的夹角大小作为判定准则来选择传递参数,使得模型传递过程... 无论是近红外还是红外光谱,多元校正模型的传递问题都尚未解决。为了实现模型和光谱的传递,提出了一种改进的PDS算法——SA-PDS算法,论方法通过PDS算法进行模型传递,使用光谱间的夹角大小作为判定准则来选择传递参数,使得模型传递过程不受到样品性质参考值的影响,也不再依赖于模型,并且可以双向传递。该方法分别通过在近红外数据和中红外数据中应用来证明模型传递的可行性,实验收集烟叶样本测得其近红外光谱,沥青样本测得其中红外光谱,将烟叶总糖会计师和沥青蜡含量作为模型预测对象。使用光谱夹角作为PDS参数选择标准与使用预测标准偏差作为判定准则相比,实验表明:对于近红外光谱的从机向主机的传递,其验证集预测精密度RMSEP从5.257 4降低至1.337 1,优于RMSEP(1.350 3)方法,预测偏差也同样被改善。对于中红外光谱从机向主机的传递,新方法验证集预测精密度RMSEP从0.525 1降低至0.186 9,优于RMSEP(0.219)方法。主机向从机的传递也取得了满意的传递结果。 展开更多

关键词 近红外光谱 中红外光谱 光谱传递 分段直接校正法 光谱夹角

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不同材质绝缘子污秽等级高光谱检测方法研究 被引量：12

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作者 张血琴 周志鹏 +2 位作者 郭裕钧 杨坤 吴广宁 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期1946-1955,共10页

该文提出了适用于不同材质(陶瓷、玻璃和硅橡胶)绝缘子表面污秽等级的高光谱检测方法,采集不同材质和污秽等级样本的高光谱数据,经预处理后提取标签集及检测集谱线数据;采用玻璃材质样本标签集数据建立污秽等级检测模型;并运用分段直接... 该文提出了适用于不同材质(陶瓷、玻璃和硅橡胶)绝缘子表面污秽等级的高光谱检测方法,采集不同材质和污秽等级样本的高光谱数据,经预处理后提取标签集及检测集谱线数据;采用玻璃材质样本标签集数据建立污秽等级检测模型;并运用分段直接标准化校正陶瓷、硅橡胶样本谱线数据,实现同一模型下不同材质样本的污秽等级检测。结果表明:不同材质样本同一污秽等级下,高光谱谱线吸收峰、反射峰位置及变化趋势有明显差异;同一材质不同污秽等级谱线差异主要为幅值。检测模型对玻璃、陶瓷和硅橡胶样本的污秽等级检测准确率分别为98.3%、95.0%和91.7%,并利用人工积污试验对模型进行了验证,污秽等级检测准确率为83.3%,证明了该模型可有效实现不同材质绝缘子表面污秽等级的高光谱检测。 展开更多

关键词 绝缘子 污秽等级 高光谱技术 分段直接标准化 支持向量机

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土壤水分去除算法的田间原位光谱反演棉田有机质 被引量：5

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作者 罗德芳 柳维扬 +3 位作者 彭杰 冯春晖 纪文君 白子金 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期222-228,共7页

田间原位可见-近红外光谱(VIS-NIR)能够有效的提高土壤属性的检测效率,但由于原位土壤中水分因素的影响,土壤属性的预测精度很难达到预期。如何有效去除土壤中的水分对土壤其他属性光谱预测的影响,是利用田间原位光谱高精度预测土壤属... 田间原位可见-近红外光谱(VIS-NIR)能够有效的提高土壤属性的检测效率,但由于原位土壤中水分因素的影响,土壤属性的预测精度很难达到预期。如何有效去除土壤中的水分对土壤其他属性光谱预测的影响,是利用田间原位光谱高精度预测土壤属性所面临的难题,也是土壤光谱技术由室内转向田间的突破口。该问题的有效解决,可减除土壤样品的采集与室内预处理等过程,实现土壤属性的田间原位光谱测定。以新疆南部地区阿拉尔垦区十二团棉田为研究区,采用网格采样法共采集了116个0~20 cm深度的表层土壤样品,剔除1个异常值样品,得到115个有用样品,利用SR-3500型便携式地物光谱仪采集了231个样点的田间原位光谱数据,土样经风干、研磨和过筛等处理后测定其室内光谱和有机质含量。利用Kennard-Stone算法将115个土样分为69个转换子集及46个预测集,采用外部参数正交化法(EPO)、光谱直接转换法(DS)及光谱间接转换法(PDS)三种去除水分算法结合原位光谱反射率(R)、反射率一阶微分(R′)、反射率对数(LOG(R))以及反射率倒数(1/R)四种数学变换方式,运用随机森林(RF)模型进行不同组合模型的构建及精度评价。结果表明:(1)土壤有机质含量越高,土壤光谱反射率越低。土壤田间原位光谱反射率低于土壤室内光谱反射率;(2)室内光谱反射率与土壤有机质含量之间的相关性大于田间原位光谱,室内光谱经一阶微分变换后与土壤有机质含量之间的相关性显著提升。(3)土壤室内光谱反射率模型预测精度(R^(2)=0.86,RPD=2.08,RMSE=1.55 g·kg^(-1),MAPE=0.14)高于田间原位光谱反射率模型(R^(2)=0.71,RPD=1.49,RMSE=2.17 g·kg^(-1),MAPE=0.20)。在去除水分算法模型中,以EPO一阶微分模型去除水分效果最好,决定系数R^(2)由0.71提高到0.83,RPD由1.49提高到2.04,RMSE由2.17 g·kg^(-1)降低至1.58 g·kg^(-1),MAPE由0.20降低至0.14。本研究实现了去除土壤水分因素的影响,提高了田间原位光谱预测土壤有机质的精度,为南疆棉田大尺度土壤有机质的预测及土壤肥力的评价提供了重要的参考。 展开更多

关键词 土壤有机质 外参数正交化(EPO) 光谱直接转换法(DS) 光谱间接转换法(pds) 随机森林(RF)

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基于野外可见近红外光谱和水分影响校正算法的土壤剖面有机碳预测

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作者 李硕 李春莲 +2 位作者 陈颂超 徐冬云 史舟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1234-1239,共6页

土壤是陆地碳循环的中枢,充分发挥土壤固碳潜力有助于减缓全球气候变化。土壤有机碳(SOC)的高度分异性同时体现在空间和垂直分布上,但是许多前期研究往往只考虑了空间分异,而忽略了垂直分异。尤其在青藏高原这种高寒山区,土壤样品采集... 土壤是陆地碳循环的中枢,充分发挥土壤固碳潜力有助于减缓全球气候变化。土壤有机碳(SOC)的高度分异性同时体现在空间和垂直分布上,但是许多前期研究往往只考虑了空间分异,而忽略了垂直分异。尤其在青藏高原这种高寒山区,土壤样品采集难度较大且费用昂贵。可见近红外(Vis-NIR)光谱作为传统土壤实验室化学分析的辅助手段,能够较为快速和精准地估测SOC含量。但是土壤水分等环境因素会掩盖或改变SOC的Vis-NIR光谱吸收特征进而削弱模型预测精度。外部参数正交化(EPO)和分段直接标准化(PDS)算法可以有效校正水分对光谱的影响,但其在野外新鲜土柱上的表现还不得而知。本研究旨在探索不同水分影响校正算法对野外剖面土壤光谱的校正能力,对采自中国青藏高原海拔2900~4500 m色季拉山的共26个1 m深土柱。沿深度以5 cm×5 cm为测量单元,从各单元中心采集共计386个野外原状湿样Vis-NIR光谱,并在实验室内测得相应386个研磨干样的Vis-NIR光谱以及SOC含量。经EPO和PDS算法校正土壤水分对光谱的影响后,通过随机森林建立土壤光谱和SOC含量的定量预测模型,并使用靴襻法评估不同校正处理下预测模型的不确定。土柱整体及垂直分布的精度结果表明,经PDS法转换的农田和草地土柱湿样光谱均表现出良好的水分校正效果,而EPO法仅对农田土柱有效。水分影响校正算法在不同土壤深度上也存在显著差异,EPO和PDS对农田和草地表层样本的水分校正均效果明显。两种校正方法的效果显示出地类和土层深度的依赖性。本研究为利用Vis-NIR光谱技术在高寒山区野外快速准确估算土壤碳含量的垂直分异提供了必要参考。 展开更多

关键词 土壤有机碳 外部参数正交化 分段直接标准化 随机森林 青藏高原

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