基于工业互联网的大米供应链数字孪生系统构建 被引量：10

1

作者 许继平 孔德政 +2 位作者 王昭洋 赵峙尧 于重重 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期372-381,共10页

粮食生产供应关乎国家安全稳定,针对目前粮食供应链存在的数据共享水平低、管控智能化程度不高等问题,构建基于工业互联网标识解析技术的粮食供应链数字孪生系统。以大米供应链为典型对象,首先设计涵盖收购、运输、加工、仓储、包装、... 粮食生产供应关乎国家安全稳定,针对目前粮食供应链存在的数据共享水平低、管控智能化程度不高等问题,构建基于工业互联网标识解析技术的粮食供应链数字孪生系统。以大米供应链为典型对象,首先设计涵盖收购、运输、加工、仓储、包装、销售的大米全供应链数字化模型,研究基于标识解析体系的各环节全要素标识编码和数据开放共享,建立实物对象与信息系统之间的数字桥梁;提出包含物理层、网络层和孪生层的数字孪生体系架构,形成基于工业互联网的数据流通共享基础,明确孪生体系架构的关键模型;并详细阐述设备、产线、物料等对象的全要素精准建模过程,构成集几何模型、物理模型、行为模型和规则约束模型为一体的数字孪生模型;最后借助Unity3D软件以及C#编程技术搭建大米供应链数字孪生原型系统,实现对产线的三维可视化监控。实验结果表明,该系统在供应链全要素数据充分共享基础上,通过三维展示、预测控制和智能决策一定程度上提升了大米供应链智能化监管能力,为工业互联网等技术赋能产业数字化转型提供参考。 展开更多

关键词 大米供应链 工业互联网 标识解析 数字孪生 产业数字化

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基于RSCM与黎曼空间的运动想象脑电分类研究

2

作者 廉小亲 刘春权 +2 位作者 高超 邓子谦 吴叶兰 《电子测量技术》 北大核心 2025年第9期84-93,共10页

近年来,运动想象(MI)在辅助医疗和人机交互领域备受关注。然而,经典的共空间模式(CSP)特征提取方法主要基于时域信号计算协方差矩阵(CM),易受噪声和伪迹干扰,且无法充分利用脑电信号(EEG)的频谱信息,导致分类精度与稳定性不足。为了解... 近年来,运动想象(MI)在辅助医疗和人机交互领域备受关注。然而,经典的共空间模式(CSP)特征提取方法主要基于时域信号计算协方差矩阵(CM),易受噪声和伪迹干扰,且无法充分利用脑电信号(EEG)的频谱信息,导致分类精度与稳定性不足。为了解决这一问题,本研究提出了一种基于正则化频谱协方差矩阵(RSCM)与黎曼空间的MI-EEG分类算法。首先,对预处理后的EEG信号进行快速傅里叶变换,计算频谱协方差矩阵,并进行岭正则化;然后,将正则化矩阵映射到切空间中进行平滑滤波,并将结果映射回黎曼空间以提取CSP特征;最后,采用支持向量机(SVM)完成分类任务。实验结果表明,在BCI竞赛IV数据集1和2a上,本研究方法的二分类平均准确率分别达到了86.95%和81.48%,较传统CSP分别提升了7.44%和9.57%;在BCI竞赛IV数据集2a上,本研究方法的四分类平均准确率达到了74.23%,较传统CSP方法提升了14.10%。实验结果表明,本研究方法在MI-EEG分类中具有有效性。 展开更多

关键词 运动想象 脑电信号 频谱协方差矩阵 黎曼空间 共空间模式

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基于改进FP-growth算法的食品风险因素关联分析方法

3

作者 于家斌 马欣玥 +5 位作者 赵峙尧 王小艺 张新 崔晓玉 白玉廷 陈帅祥 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第23期250-258,共9页

为解决传统食品安全监督抽检“随机抽”模式存在的抽检决策主观性强、靶向性不高的问题,本研究提出一种基于改进Frequent Pattern-growth(FP-growth)算法的食品风险因素关联分析方法。首先,采用熵权法分别对食品种类的风险指标进行权重... 为解决传统食品安全监督抽检“随机抽”模式存在的抽检决策主观性强、靶向性不高的问题,本研究提出一种基于改进Frequent Pattern-growth(FP-growth)算法的食品风险因素关联分析方法。首先,采用熵权法分别对食品种类的风险指标进行权重分配,以计算出不同食品种类的风险指数。其次,以风险指数为特征,基于小批量K均值算法(MiniBatchKmeans)进行风险聚类,得到食品的风险等级。最后,采用带约束的改进FP-growth算法进行食品风险因素关联规则挖掘,挖掘食品风险等级与食品种类、时间、地域属性信息之间的关联关系,并对挖掘出的结果进行关联分析,从而为精准靶向引导抽检决策提供指导。本研究依托2019年中国某些地区的食品抽检数据进行分析,对其进行指标赋权,计算风险指数;后经过风险聚类为低风险、中风险和高风险;最后,将数据导入改进FPgrowth算法,得到食品风险因素关联规则。通过对比实验得到结果:对于17214条抽检数据,本研究提出的改进FP-growth算法相较于Apriori算法运行时间短;相较于传统FP-growth算法,删除了无效规则,提高了对食品风险因素关联规则的分析效率,从而为食品监管部门抽检工作提供了准确、高效的决策依据。 展开更多

关键词 食品安全监督抽检 关联分析 熵权法 MinibatchKmeans聚类 Frequent Pattern-growth算法

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基于MSAPNet的青少年精神分裂症脑电识别研究

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作者 廉小亲 王梓桐 +2 位作者 高超 马虢春 刘春权 《电子测量技术》 北大核心 2024年第16期155-164,共10页

为了更好地利用脑电信号特征所表达的相关信息,提高青少年精神分裂症的识别准确率,本研究提出了一种基于三维脑电模糊熵特征和多尺度卷积神经网络模型(MSAPNet)的方法,进行青少年精神分裂症患者和健康青少年脑电信号分类。该方法首先提... 为了更好地利用脑电信号特征所表达的相关信息,提高青少年精神分裂症的识别准确率,本研究提出了一种基于三维脑电模糊熵特征和多尺度卷积神经网络模型(MSAPNet)的方法,进行青少年精神分裂症患者和健康青少年脑电信号分类。该方法首先提取脑电各节律波段的模糊熵作为特征,根据电极空间排布位置构建三维特征矩阵,并用多尺度级联模块对输入的包含原始脑电空间信息的三维特征矩阵进行特征提取。其次,通过设计的特征融合模块将不同层级的特征进行融合。接着,使用设计的多尺度降采样模块对特征图进行降维处理。最后,使用分类模块完成对病症的识别与检测。实验结果表明,MSAPNet对病症的识别准确率、敏感性、精确率、F1分数和特异性分别可以达到97.21%、97.51%、97.29%、97.40%和96.86%,和相关研究相比具有更好的病症检测性能,证明了研究所提出方法的有效性。 展开更多

关键词 青少年精神分裂症 脑电信号 模糊熵 MSAPNet

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高光谱成像的柑橘病虫害叶片识别方法 被引量：24

5

作者 吴叶兰 陈怡宇 +4 位作者 廉小亲 廖禺 高超 管慧宁 于重重 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3837-3843,共7页

为监测柑橘生长状况,实现病虫害无损识别,利用高光谱成像技术和机器学习方法进行柑橘病叶分类研究。使用高光谱成像仪采集46片柑橘正常叶、46片溃疡病叶、80片除草剂危害叶、51片红蜘蛛叶和98片煤烟病叶的高光谱图像,在478~900 nm光谱... 为监测柑橘生长状况,实现病虫害无损识别,利用高光谱成像技术和机器学习方法进行柑橘病叶分类研究。使用高光谱成像仪采集46片柑橘正常叶、46片溃疡病叶、80片除草剂危害叶、51片红蜘蛛叶和98片煤烟病叶的高光谱图像,在478~900 nm光谱范围内对每个叶片一个或多个发病区提取5×5的感兴趣区域(ROI),将ROI内每个像素的反射率值作为光谱信息,则一个ROI得到25个光谱信息样本,最终五类叶片共得到13250个光谱样本。利用随机法将全部样本划分为9938个训练集和3312个测试集。分别采用一阶求导(1^(st) Der)、多元散射校正(MSC)和标准正态变换(SNV)三种方法对原始光谱信息进行预处理,对不同预处理方法后的数据采用主成分分析法(PCA)提取特征波长。1^(st) Der预处理后得到7个特征波长,分别是520.2,689.0,704.8,715.4,731.2,741.8和757.6 nm;MSC和SNV预处理后得到7个相同的特征波长,分别是551.9,678.5,704.8,710.1,725.9,731.2和757.6 nm;原始光谱得到7个特征波长,分别是525.5,678.5,710.1,720.7,725.9,757.6和762.9 nm。分析PCA后的样本分布散点图可知,正常叶片、溃疡病叶片和红蜘蛛叶片样本有一定程度聚类,除草剂叶片和煤烟病叶片样本有大量重叠,仅依据PCA不能完成病虫害叶片的识别。对全波段(FS)和PCA特征波长数据在不同预处理方法下进行支持向量机(SVM)和随机森林(RF)建模,结果表明:数据在1^(st) Der预处理方法下识别效果最佳,1^(st) Der-FS-SVM模型总分类精度(OA)为95.98%,Kappa系数为0.9482,1^(st) Der-FS-RF模型OA为91.42%,Kappa系数为0.8892,1^(st) Der-PCA-SVM模型OA为90.82%,Kappa系数为0.8816,1^(st) Der-PCA-RF模型的OA为91.79%,Kappa系数为0.894;对PCA选择的特征波长数据建模,SVM和RF模型下识别率均达到84%,全波段下模型识别率在88%以上,FS数据建模效果优于PCA特征波长。研究结果表明,高光谱成像技术结合机器学习方法进行柑橘叶片分类是可行且有效的,为柑橘病虫害的无损准确识别提供理论根据。 展开更多

关键词 高光谱成像 主成分分析 支持向量机 随机森林

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基于DEMATEL-ISM的粮油质量安全区块链优化 被引量：8

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作者 许继平 张博洋 +3 位作者 张新 王小艺 李飞 赵燕东 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期412-423,共12页

粮油质量安全直接关系人民生命健康和国家安全稳定。粮油供应链具有主体复杂、风险多、供应网络跨域、信息链难以打通等特点,以区块链为代表的新一代信息技术为食品质量安全保障和追溯提供了新的解决思路和应用模式,但同时也引入了新的... 粮油质量安全直接关系人民生命健康和国家安全稳定。粮油供应链具有主体复杂、风险多、供应网络跨域、信息链难以打通等特点,以区块链为代表的新一代信息技术为食品质量安全保障和追溯提供了新的解决思路和应用模式,但同时也引入了新的系统性风险,并且存在安全性方面的挑战。在解析粮油质量安全区块链风险和信息特征基础上,改进并优化现有完全非可信执行场景中通用型区块链结构,在网络层提出了一种适用于非完全可信执行场景中粮油质量安全专用型区块链网络结构,在共识层提出了一种基于PBFT改进拜占庭容错能力的符合粮油质量安全区块链特征的Kafka共识优化算法P-Kafka,分别从正确性、去中心化、安全性、可扩展性、共识效率及一致性6个角度与传统共识算法做了性能对比分析。通过分析比较,所提出的网络节点分区与子链划分一定程度上节省了区块链系统运行成本并提高了节点的隐私安全,改进的P-Kafka共识算法具有了拜占庭容错能力并继承了Kafka分区优化的高吞吐量特性,更加适应粮油质量安全应用场景。 展开更多

关键词 粮油质量安全 共识机制 风险分析 区块链 网络结构 DEMATEL-ISM

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高光谱成像的多种类柑橘病虫药害叶片检测方法研究 被引量：7

7

作者 吴叶兰 管慧宁 +3 位作者 廉小亲 于重重 廖禺 高超 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2397-2402,共6页

影响柑橘生长的病虫药害种类繁多,目前的检测方法大多针对单一病症,开发基于高光谱成像和机器学习的多种类柑橘病虫药害叶片快速精准检测方法,对果园精准施药和柑橘产业健康发展具有重要意义。以果园自然发病的柑橘叶片为研究对象,包括... 影响柑橘生长的病虫药害种类繁多,目前的检测方法大多针对单一病症,开发基于高光谱成像和机器学习的多种类柑橘病虫药害叶片快速精准检测方法,对果园精准施药和柑橘产业健康发展具有重要意义。以果园自然发病的柑橘叶片为研究对象,包括柑橘正常叶(50片)、溃疡病叶(50片)、煤烟病叶(103片)、缺素病叶(60片)、红蜘蛛叶(56片)和除草剂危害叶(85片),采集350~1050 nm波段内的高光谱数据。分别利用一阶求导(1Der)、多元散射校正(MSC)和中值滤波(MF)方法对原始(Origin)高光谱数据进行预处理,对预处理后的高光谱数据采用主成分分析(PCA)和竞争性自适应重加权(CARS)算法提取特征波长,CARS降维得到的特征波长分别为10个、5个、12个和10个,4组PCA提取的特征波长均为7个,两种方法所得特征波长范围都集中在700~760 nm波段内。对全波段(FS)使用极限梯度提升树(XGBoost)算法,特征波长使用支持向量机(SVM)建立柑橘病叶多分类模型。采用XGBoost建立的检测识别模型有Origin-FS-XGBoost,1Der-FS-XGBoost,MSC-FS-XGBoost和MF-FS-XGBoost,对6种病虫害叶片检测得到的整体分类准确率(OA)分别为94.32%,93.60%,95.98%和96.56%;SVM建立的检测识别模型为Origin-CARS-SVM,1Der-CARS-SVM,MSC-CARS-SVM,MF-CARS-SVM,Origin-PCA-SVM,1Der-PCA-SVM,MSC-PCA-SVM和MF-PCA-SVM,各模型OA依次为93.63%,90.26%,87.90%,91.95%,87.53%,90.82%,83.50%和90.98%。结果表明,以FS为输入的XGBoost模型识别率整体优于以特征波长为输入的SVM模型,MF-FS-XGBoost模型OA为96.56%,召回率(Recall)为95.91%,模型训练时间(Train-time)为63 s,综合性能最好;CARS-SVM建模效果优于PCA-SVM,在3种预处理方式下,CARS-SVM模型识别率均高于87%,PCA-SVM模型识别率均在83%以上。结果证实了,高光谱成像技术结合机器学习方法可实现多种类柑橘病虫药害分类识别,为柑橘病虫药害快速无损检测和防治提供科学依据。 展开更多

关键词 高光谱成像 柑橘病叶 特征波长提取 XGBoost 支持向量机

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区块链驱动的稻米供应链信息监管模型研究 被引量：25

8

作者 许继平 王健 +3 位作者 张新 王小艺 孔建磊 刘阳 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期202-211,101,共11页

针对稻米供应链业务主体复杂、信息流转冗长、数据利用率低、监管覆盖性差等问题,构建了区块链驱动的稻米供应链信息监管模型,并进行系统化实现。首先,对稻米供应链信息流转特性进行分析,梳理并提炼供应链各业务环节主体及关键信息;然后... 针对稻米供应链业务主体复杂、信息流转冗长、数据利用率低、监管覆盖性差等问题,构建了区块链驱动的稻米供应链信息监管模型,并进行系统化实现。首先,对稻米供应链信息流转特性进行分析,梳理并提炼供应链各业务环节主体及关键信息;然后,以区块链驱动构建稻米供应链信息监管模型,设计隐私数据分级加密存储模式和定制化业务逻辑监管智能合约;最后,基于Hyperledger Fabric开源框架,构建并实现稻米供应链信息监管原型系统,并以湖南省常德市某粮油企业为例,进行了应用案例实证分析。结果表明,构建的稻米供应链信息监管模型及原型系统能够解决稻米供应链数据隐私加密、安全存储及权限管理等问题,实现供应链信息互联互通和有效监管。本研究可为粮油质量安全监管提供一种可行的应用方法。 展开更多

关键词 稻米供应链 信息监管 区块链 隐私加密 智能合约 超级账本

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基于自适应粒子群算法的多峰谱线分离方法研究 被引量：8

9

作者 廉小亲 刘钰 +3 位作者 陈彦铭 黄静 龚永罡 霍亮生 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1452-1457,共6页

电感耦合等离子体原子发射光谱分析法(ICP-AES)已成为一种常规的元素分析方法,但在ICP-AES分析过程中,大多元素的分析谱线会受到背景或其他谱线的重叠干扰,形成的光谱干扰严重影响了谱线分析的准确性,所以在元素的分析过程中,需要通过... 电感耦合等离子体原子发射光谱分析法(ICP-AES)已成为一种常规的元素分析方法,但在ICP-AES分析过程中,大多元素的分析谱线会受到背景或其他谱线的重叠干扰,形成的光谱干扰严重影响了谱线分析的准确性,所以在元素的分析过程中,需要通过适当的光谱干扰校正方法才能得到合适的元素分析线。根据光谱强度具有叠加性的特征,利用谱图将谱线形状表示为Voigt线型函数加和的多峰谱线叠加模型,以多峰谱线叠加模型与目标谱线的均方根误差构建多元函数作为评价函数的数学模型,设计自适应粒子群优化(APSO)算法寻找分离谱线特征参数的最优解,APSO算法在标准PSO算法的基础上,引入压缩因子同时使得种群参数惯性权重根据粒子个体适应度值自适应变化以及学习因子线性变化,在算法迭代过程中协调粒子种群内全局搜索能力和局部开发能力,保证算法有效且迅速收敛,实现多峰谱线分离,减少干扰谱线的影响从而得到更精准的元素分析线。以ICP-AES检测器返回的含Pr元素溶液特征波长为390.844 nm和汞灯特征波长为313.183 nm两条谱线的光强AD采样值作为两组实测数据,以两个Voigt线型近似函数构成的三种不同重叠程度的叠加合成曲线作为三组模拟数据,在数据曲线上分别选取50个能够包含曲线全部特征参数信息的点作为数据点,通过对上述五组目标数据点进行APSO算法处理,结果表明APSO算法得到的多峰谱线叠加模型相关参数能够较准确地拟合出相应的目标数据曲线,目标数据点与拟合曲线函数值相对误差较低,算法表明能够有效扣除谱线重叠干扰,同组目标数据经过多次算法处理,选择最小的最优适应度值相应的特征参数向量作为Voigt线型函数相关参数,以此拟合出的多峰谱线叠加模型曲线精准度越高、相对误差越小。这种算法具有良好的收敛性和适应性,可应用于ICP-AES在元素定性、定量方面的分析研究。 展开更多

关键词 粒子群算法 多峰谱线分离 ICP-AES 光谱干扰

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基于可信区块链和可信标识的粮油质量安全溯源研究 被引量：14

10

作者 许继平 韩佳琪 +3 位作者 张新 王小艺 赵峙尧 孔建磊 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期48-59,共12页

粮油质量安全关乎国家的稳定发展,但目前还存在诸多粮油质量安全问题,特别是异构系统间数据的可信互联、高效互通得不到保障。因此,本研究首先在对粮油质量安全全链条信息流转特性进行分析的基础上,构建粮油质量安全全链条架构,并对典... 粮油质量安全关乎国家的稳定发展,但目前还存在诸多粮油质量安全问题,特别是异构系统间数据的可信互联、高效互通得不到保障。因此,本研究首先在对粮油质量安全全链条信息流转特性进行分析的基础上,构建粮油质量安全全链条架构,并对典型环节进行关键信息分类。然后基于可信区块链和可信标识构建粮油质量安全可信溯源模型,对区块数据结构、标识体系编码规则、存储方式等进行定义和重构,并提出链网连接器的概念及具体架构方案。最后,以典型粮油品种小麦为例,基于超级账本Fabric开源框架设计并研发了小麦质量安全可信溯源系统,对模型进行了系统实现验证和案例分析。结果表明,研究的模型及系统实现了粮油质量安全全链条信息互联互通,并且保证了跨链信息交互的安全与全流程可追溯性。 展开更多

关键词 粮油质量安全 信息溯源 可信区块链 可信标识 链网连接器 食品安全

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基于优化的灰色关联分析-极限学习机食用油污染物风险评价模型研究 被引量：3

11

作者 于家斌 范依云 +5 位作者 王小艺 赵峙尧 金学波 白玉廷 王立 陈慧敏 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期88-97,共10页

近年来食用油安全事故频发,为降低这类事件的威胁,对其风险评价模型进行研究有着极其重要的意义。针对目前食用油检测数据高维性、非线性、离散性和含噪声的特点,现有风险评价模型存在噪声抑制能力差、评价不准确和模型参数调整主观性... 近年来食用油安全事故频发,为降低这类事件的威胁,对其风险评价模型进行研究有着极其重要的意义。针对目前食用油检测数据高维性、非线性、离散性和含噪声的特点,现有风险评价模型存在噪声抑制能力差、评价不准确和模型参数调整主观性强等问题。对此,本实验提出一种食用油污染物风险评价模型。首先进行风险指标筛选以及数据预处理,然后将处理后的数据输入到基于小波阈值法的滤波模块中进行滤波,随后通过灰色关联分析计算各风险指标的权重来制定多指标综合风险值标签;由极限学习机(extreme learning machine,ELM)对综合风险值进行预测,在上述过程中利用实用贝叶斯优化算法分别来优化滤波模块和ELM网络的参数;最后利用模糊综合分析对预测综合风险值进行风险等级划分。本研究依托150组食用油数据进行分析,详细阐述了该模型的使用流程,通过不同模型对比实验,本研究模型决定系数R2和均方根误差分别为0.0563和0.9461,进一步验证了方法的优越性和有效性,可以为相关部门制定风险控制策略、抽检策略以及优化加工链提供更为合理的依据。 展开更多

关键词 食用油安全 风险评价 灰色关联分析 极限学习机 实用贝叶斯优化

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基于蒙特卡罗仿真的湖库水质预测及富营养化风险评估方法 被引量：3

12

作者 王小艺 周宇琴 +3 位作者 赵峙尧 王立 许继平 于家斌 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2020年第3期693-698,共6页

已有的水质预测研究通常是单值预测,并以此为依据分析富营养化状态,具有一定的偶然性和不确定性。结合水质动力学模型,提出了一种基于蒙特卡罗仿真的湖库水质预测及富营养化风险评估方法。在已知水质动力学模型水质指标和模型参数的先... 已有的水质预测研究通常是单值预测,并以此为依据分析富营养化状态,具有一定的偶然性和不确定性。结合水质动力学模型,提出了一种基于蒙特卡罗仿真的湖库水质预测及富营养化风险评估方法。在已知水质动力学模型水质指标和模型参数的先验分布基础上,利用蒙特卡罗仿真预测水质指标的演化过程,获得未来时刻水质指标取值的概率分布,实现水质预测。进一步,构造综合营养状态指数,结合水质指标预测结果,计算综合营养状态指数的概率分布和处于不同营养程度的概率,实现富营养化风险评估。仿真结果表明,该方法能够有效实现水质预测和富营养化分析,且考虑更加全面、准确,克服了单值预测结果带来的偶然性。 展开更多

关键词 水质动力学模型 蒙特卡罗仿真 水质预测 富营养化 风险评估

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基于高光谱图谱融合技术的英德红茶等级快速无损判别 被引量：4

13

作者 刘翠玲 秦冬 +3 位作者 凌彩金 孙晓荣 郜礼阳 昝佳睿 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期402-410,共9页

茶叶等级评价是检测茶叶品质的一项重要技术指标。通过提取红茶高光谱成像技术下的图像特征和光谱特征,构建一种基于图谱融合方法、适用于英德红茶等级评价的快速无损判别模型。首先制备3种不同等级的红茶样本,采用t分布-随机近邻嵌入... 茶叶等级评价是检测茶叶品质的一项重要技术指标。通过提取红茶高光谱成像技术下的图像特征和光谱特征,构建一种基于图谱融合方法、适用于英德红茶等级评价的快速无损判别模型。首先制备3种不同等级的红茶样本,采用t分布-随机近邻嵌入和主成分分析对光谱数据进行降维可视化分析,然后从影响内在品质角度用连续投影法提取每种化学值的特征波长,通过多模型共识策略和竞争性自适应重加权算法-连续投影法筛选得出表征其内在品质的最佳特征波长组合,并建立基于遗传算法优化支持向量机的等级判别模型;其模型的训练集准确率为88%,预测集准确率为78.33%。为了融合外形纹理差异,先提取最佳特征波长组合对应的高光谱图像;采用图像掩膜消除背景的干扰和采用图像主成分分析消除多波长图像间的冗余信息,然后采用灰度共生矩阵和局部二值化算法提取主成分前三维主成分图像与特征光谱融合,并建立基于特征融合的遗传算法优化支持向量机等级判别模型,且基于第三主成分图像特征融合模型判别效果最佳,训练集准确率提升至98%,预测集准确率提升至96.67%。 展开更多

关键词 红茶等级 图谱特征融合 主成分分析 支持向量机 高光谱成像

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基于NIR和SOM-RBF网络的兰州百合关键营养物质定量分析方法 被引量：3

14

作者 廉小亲 陈群 +3 位作者 汤燊淼 吴静珠 吴叶兰 高超 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2025-2032,共8页

为了实现兰州百合关键营养物质蛋白质和多糖的快速无损检测,在12000~4000 cm^(-1)光谱范围内采集了59份兰州百合粉的近红外光谱(NIRS)。首先运用SG、Normalize、SNV、MSC、Detrend、OSC、SG+1D、SG+Normalize、SG+SNV和SG+Detrend十种... 为了实现兰州百合关键营养物质蛋白质和多糖的快速无损检测,在12000~4000 cm^(-1)光谱范围内采集了59份兰州百合粉的近红外光谱(NIRS)。首先运用SG、Normalize、SNV、MSC、Detrend、OSC、SG+1D、SG+Normalize、SG+SNV和SG+Detrend十种预处理方法对原始光谱数据进行处理,确定蛋白质的最佳预处理方法为SG+Detrend、多糖的最佳预处理方法为Detrend;然后运用CARS、SPA和PCA三种算法对预处理的光谱数据进行特征波长筛选,确定蛋白质和多糖的最佳特征波长提取方法均为SPA算法;最后采用PLSR法建立了兰州百合关键营养物质蛋白质和多糖含量的预测模型,结果显示,经过SG+Detrend_SPA处理所建立的蛋白质PLSR模型中,预测集相关系数R;为0.8106,预测集均方根误差RMSEP为1.1953;经过Detrend_SPA处理所建立的多糖PLSR模型中,预测集相关系数R;为0.8109,预测集均方根误差RMSEP为2.0946。考虑到经典PLSR无损预测模型精度的限制,在该研究中提出SOM-RBF神经网络无损预测模型。首先利用SOM网络对数据样本进行聚类,然后将得到的聚类类别数和聚类中心作为RBF网络的隐层节点个数和隐层节点数据中心,以此来优化RBF的结构参数。在建立的蛋白质SOM-RBF神经网络模型中,预测集相关系数R;为0.8666,预测集均方根误差RMSEP为1.0385;建立的多糖SOM-RBF神经网络模型中,预测集相关系数R;为0.8681,预测集均方根误差RMSEP为1.7994。比较PLSR和SOM-RBF两种模型对两种物质的预测结果,确定了SOM-RBF神经网络模型为最优建模方法,最终确定在蛋白质检测中,最优模型为基于SG+Detrend_SPA_SOM-RBF建立的模型,模型的预测集相关系数较PLSR高5.6%,预测集均方根误差较PLSR低0.1568;在多糖检测中,确定的最优模型为基于Detrend_SPA_SOM-RBF建立的模型,模型的预测集相关系数较PLSR高5.72%,预测集均方根误差较PLSR低0.2952。研究结果表明,运用NIR和SOM-RBF技术可以实现对兰州百合关键营养物质蛋白质和多糖的快速无损检测,为今后快速无损检测兰州百合营养物质提供理论依据。 展开更多

关键词 兰州百合 蛋白质 多糖 近红外光谱 无损检测 SOM-RBF神经网络

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基于差分进化算法的ICP-AES谱线重叠干扰校正方法研究 被引量：4

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作者 廉小亲 陈彦铭 +3 位作者 刘钰 黄静 龚永罡 霍亮生 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2020年第11期72-83,共12页

在电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测量系统中,光谱的叠加现象会导致大部分谱线受到不同程度的重叠干扰,引起后续的定量分析误差。根据光谱叠加产生机理,重点阐述谱线重叠干扰校正思路,建立干扰校正评价函数;基于有限差分法计... 在电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测量系统中,光谱的叠加现象会导致大部分谱线受到不同程度的重叠干扰,引起后续的定量分析误差。根据光谱叠加产生机理,重点阐述谱线重叠干扰校正思路,建立干扰校正评价函数;基于有限差分法计算重叠谱线的近似二阶导数,根据其极小值分布确定重叠谱线中子峰谱线特征波长的最小取值区间,并以此作为差分进化算法的初始条件之一,然后利用差分进化算法求解评价函数的最优解,作为重叠谱线的最佳特征向量,进而解析出重叠谱线中的干扰谱线和目标谱线。通过构造的模拟重叠谱线数据,研究差分进化算法的种群数量和进化代数对算法性能的影响,并通过实测重叠谱线数据验证了提出的谱线重叠干扰校正方法在工程领域中应用的可行性。实验结果表明,差分进化算法能够较为准确地计算出评价函数的最佳特征向量,并解析出重叠谱线中的目标谱线和干扰谱线,从而实现谱线重叠干扰校正,为待测溶液中元素含量的定量分析奠定了基础。 展开更多

关键词 ICP-AES 谱线重叠 干扰校正 差分进化算法 有限差分法

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基于蒙特卡洛仿真的小麦仓储环节菌落总数风险评估方法 被引量：9

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作者 王小艺 陈谦 +3 位作者 赵峙尧 熊科 史策 裴鹏钢 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第23期166-171,共6页

小麦是重要的粮食作物,对其食品安全问题的研究具有十分重要的意义。在小麦供应链中,小麦仓储环节是生物性危害物产生的高风险环节,应对其危害物的风险水平进行有效监控和预警。风险评估技术正被大力推动并用于评估因接触食物中的生物... 小麦是重要的粮食作物,对其食品安全问题的研究具有十分重要的意义。在小麦供应链中,小麦仓储环节是生物性危害物产生的高风险环节,应对其危害物的风险水平进行有效监控和预警。风险评估技术正被大力推动并用于评估因接触食物中的生物、化学或物理危害物而对健康生活造成的潜在危害和相关风险。考虑到已有定性和定量风险评估方法的优缺点以及缺少直观明确的风险度量指标等问题,本实验以小麦仓储环节中菌落总数为评估对象,研究一种针对生物性危害物的风险评估方法。首先,建立可以适应不同生长环境的菌落动态生长模型;在此基础上,基于蒙特卡洛仿真对小麦仓储环节中菌落总数概率分布进行定量预测;最后,提出风险度量指标“危害度”,并基于该指标对小麦仓储环节中菌落总数风险进行定量评价。该风险评估方法可以为风险管理和决策部门提供实时、直观的风险评估结果,给风险防控提供理论支持。 展开更多

关键词 食品安全 危害物 蒙特卡洛仿真 菌落总数 风险评估

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基于OLS法及改进LM法的ICP-AES非线性标准曲线拟合方法研究 被引量：4

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作者 黄静 廉小亲 +3 位作者 陈彦铭 刘钰 龚永罡 霍亮生 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2021年第8期99-106,共8页

针对电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)分析过程中出现的元素浓度-光强关系的非线性标准曲线,提出基于正交最小二乘法(OLS)及改进LM(Levenberg-Marquardt)算法的标准曲线拟合方法,以实现元素浓度的准确分析。采用二次多项式、三... 针对电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)分析过程中出现的元素浓度-光强关系的非线性标准曲线,提出基于正交最小二乘法(OLS)及改进LM(Levenberg-Marquardt)算法的标准曲线拟合方法,以实现元素浓度的准确分析。采用二次多项式、三次多项式、Limbek表达式、Lwin表达式作为标准曲线的非线性模型,以适用不同数据的分布特点。依据各表达式在拟合过程中的损失函数特性,对二次、三次多项式利用OLS法计算其最优拟合参数,对Limbek、Lwin表达式利用改进LM法得到其最优拟合参数,实现标准曲线的拟合。针对Sb、Cd、Sn、Mo、Ni、Ba元素的一系列不同浓度标准样品的光强实测数据,进行上述方法的标准曲线拟合实验。实验结果表明,各元素的浓度-光强数据均可拟合得到决定系数在0.999以上的非线性标准曲线,且标准曲线对于已知数据点的拟合浓度的相对误差均在±5%。 展开更多

关键词 ICP-AES 改进LM算法 OLS法 非线性标准曲线

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基于高光谱成像和Att-BiGRU-RNN的柑橘病叶分类 被引量：1

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作者 吴叶兰 管慧宁 +2 位作者 廉小亲 于重重 廖禺 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期216-223,共8页

为实现对柑橘叶片病虫药害种类的快速精准识别,针对多种类柑橘病叶设计一种融合注意力机制(Attention mechanism)的双向门控循环单元-循环神经网络(Attention-bidirectional gate recurrent unit-recurrent nural network, Att-BiGRU-R... 为实现对柑橘叶片病虫药害种类的快速精准识别,针对多种类柑橘病叶设计一种融合注意力机制(Attention mechanism)的双向门控循环单元-循环神经网络(Attention-bidirectional gate recurrent unit-recurrent nural network, Att-BiGRU-RNN)分类模型。该模型在编解码模块分别采用BiGRU和RNN结构,能够利用高光谱数据前后波段光谱信息的关联性,有效提取光谱信息的深层特征;根据不同波段光谱信息的差异性引入注意力机制动态分配权重信息,提高重要光谱特征对分类模型的贡献率,提升模型的分类准确率。获取6类柑橘叶片高光谱信息,构建实验样本集,利用Att-BiGRU-RNN、VGG16、SVM和XGBoost分别建立柑橘病叶分类模型,Att-BiGRU-RNN模型总体分类准确率(Overall accuracy, OA)平均可达98.21%,相较于其他3种模型分别提高4.71、10.95、3.89个百分点,对光谱曲线重合度高的除草剂危害和煤烟病叶片的分类准确率有显著提升。实验结果表明,深度学习方法可有效利用高光谱不同波段间的关联信息,识别准确率较机器学习方法有大幅提高,为柑橘病虫药害快速无损检测和防治提供了一种新方法。 展开更多

关键词 柑橘病叶 高光谱成像 深度学习 注意力机制 特征提取

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基于内在品质参数的乌龙茶等级判别模型建立 被引量：1

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作者 刘翠玲 秦冬 +5 位作者 凌彩金 郜礼阳 周巧仪 孙晓荣 吴静珠 昝佳睿 《食品工业科技》 CAS 北大核心 2023年第12期308-318,共11页

茶叶等级评价是检测茶叶品质的重要技术手段,科学建立茶叶等级评价模型具有重要意义。本文以102个乌龙茶为研究对象,采用多种特征值筛选方法结合支持向量机算法建立基于特征内在品质参数的乌龙茶等级评价模型。同时,采用高光谱技术结合... 茶叶等级评价是检测茶叶品质的重要技术手段,科学建立茶叶等级评价模型具有重要意义。本文以102个乌龙茶为研究对象,采用多种特征值筛选方法结合支持向量机算法建立基于特征内在品质参数的乌龙茶等级评价模型。同时,采用高光谱技术结合化学计量学,对特征品质参数建立基于特征波长的粒子群算法优化反向误差神经网络神经网络(PSO-BP)和麻雀搜索算法优化最小二乘支持向量机(SSA-LSSVM)的定量预测模型,最后对定量预测的化学值模型验证。结果表明,当参数组合酯型儿茶素、简单儿茶素、茶多酚、水浸出物、咖啡碱、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)六种化学值时的乌龙茶等级模型判别准确率最高,训练集的准确率为97.22%,预测集准确率为93.33%。基于特征波长的麻雀搜索算法优化最小二乘支持向量机(SSA-LSSVM)定量预测模型的预测精度更高且均方根误差更低,预测集的决定系数R^(2)均在0.93~0.99之间。随机抽取30个乌龙茶样本六种化学值的最佳预测值,其判别准确率达90%。综上所述,基于内在品质参数组合对不同等级的乌龙茶准确判别是可行的,且基于高光谱技术的预测模型可以快速精准的获得其化学值大小,预测的化学值也能准确的判别不同乌龙茶品质等级,同时为科学判别茶叶品质等级领域提供了新的分析思路和应用实例。 展开更多

关键词 乌龙茶品质参数 高光谱技术 特征提取 反向误差神经网络 最小二乘支持向量机

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小麦加工链中重金属镉含量的深度网络预测模型 被引量：1

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作者 金学波 张佳帅 +5 位作者 郭天洋 王小艺 苏婷立 赖燕群 孔建磊 白玉廷 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第17期50-55,共6页

镉污染范围广、毒性大、易侵入,被认为是最具危害性的重金属之一,人长期摄入过量的镉会引起很多疾病甚至癌症。因此,在小麦加工链中预测镉元素含量的变化趋势,制定相应对策来降低其危害,具有重要的现实意义。针对小麦加工链镉含量数据... 镉污染范围广、毒性大、易侵入,被认为是最具危害性的重金属之一,人长期摄入过量的镉会引起很多疾病甚至癌症。因此,在小麦加工链中预测镉元素含量的变化趋势,制定相应对策来降低其危害,具有重要的现实意义。针对小麦加工链镉含量数据含有强非线性、强随机性噪声而导致的传统建模拟合度不高等问题,本研究提出一种基于正则化方法的深度预测模型。首先,利用门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)建立深度预测模型。其次,使用正则化方法修改模型的损失函数,通过加入噪声惩罚项来淡化训练时模型对于噪声的拟合程度,减小噪声对模型预测性能的影响。最后,使用贝叶斯优化方法进行超参数的选择,保证所建立的模型能够准确地预测小麦加工链各环节中的镉含量。本研究的预测结果表明,如果原麦中镉含量小于0.1 mg/kg,则经过加工的成品小麦粉也基本满足GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》的要求。 展开更多

关键词 小麦加工链 镉 预测模型 门控循环单元 贝叶斯优化

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