马氏距离与浓度残差剔除近红外异常样品研究 被引量：21

1

作者 石鲁珍 张景川 +1 位作者 王彦群 施明登 《中国农机化学报》 2016年第6期99-103,共5页

以新疆南疆灰枣为研究对象,采用马氏距离法对近红外校正集中异常光谱样品进行剔除,并运用浓度残差法对异常化学值样品进行剔除,从校正集中的100个红枣样品剔除了1个异常光谱样品和23个异常化学值样品,用剩下的76个样品建立红枣水分校正... 以新疆南疆灰枣为研究对象,采用马氏距离法对近红外校正集中异常光谱样品进行剔除,并运用浓度残差法对异常化学值样品进行剔除,从校正集中的100个红枣样品剔除了1个异常光谱样品和23个异常化学值样品,用剩下的76个样品建立红枣水分校正模型,并对预测集的51个红枣样品进行预测分析,用预测相关系数(RP)、预测标准偏差(SEP)、平均相对误差(Er)来作为评价指标。结果表明:RP为0.9258,RMSEP为1.6197,Er为0.0333,与剔除前校正集所建模型相比,模型的稳定性和预测精度得到显著的提高。 展开更多

关键词 红枣 近红外光谱 马氏距离 浓度残差 异常样品

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基于SPA和PLS的南疆绿洲区土壤盐分的近红外光谱分析 被引量：3

2

作者 张楠楠 张晓 +3 位作者 施明登 范泽华 王涛 白铁成 《江苏农业科学》 2018年第15期218-221,共4页

应用近红外光谱技术结合连续投影算法(SPA)对南疆绿洲区土壤盐分进行分析,对92份土壤样品进行光谱扫描,应用不同预处理方法,以相关系数(r)、交互验证预测均方差(RMSECV)、预测标准差(SEP)、准确率(Precision)作为模型评价指标。首先建... 应用近红外光谱技术结合连续投影算法(SPA)对南疆绿洲区土壤盐分进行分析,对92份土壤样品进行光谱扫描,应用不同预处理方法,以相关系数(r)、交互验证预测均方差(RMSECV)、预测标准差(SEP)、准确率(Precision)作为模型评价指标。首先建立土壤盐分预测的全波段偏最小二乘法(PLS)模型,13种预处理方法中卷积平滑(savitzky golay smoothing,简称SG平滑)、傅里叶变换、SG平滑+傅里叶变换的模型最好,SEP、RMSECV、r、Precision分别为0.019 876、0.024 978、0.982 686、0.965 362。同时应用SPA提取特征波长作为PLS的输入变量,建立SPA-PLS模型,13种预处理方法中傅里叶变换处理方式的模型较好,SEP、RMSECV、r、Precision分别为0.016 931、0.016 769、0.987 467、0.968 915。结果表明,经连续投影算法提取6个特征波长建立的模型,所用变量数仅占全波段变量数的0.38%,但SPA-PLS模型优于全波段的PLS模型。说明应用连续投影算法和PLS建立土壤盐分模型是可行的,并能获得满意的预测精度,可为土壤盐分预测模型研究提供一种新的思路和方法。 展开更多

关键词 光谱预处理 土壤盐分 连续投影算法 PLS建模

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MLR和PLSR的沙壤土盐分含量光谱检测对比研究 被引量：11

3

作者 王涛 喻彩丽 +2 位作者 姚娜 张楠楠 白铁成 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2018年第6期1295-1302,共8页

为了快速有效检测南疆地区典型土壤(沙壤土)的盐分含量变化,利用光谱仪和电导仪测得南疆阿拉尔市红枣种植区盐渍土近红外高光谱和电导率数据,基于7种不同光谱预处理方法和2种特征波长选择算法,分别建立多元线性回归(MLR)和偏最小二乘回... 为了快速有效检测南疆地区典型土壤(沙壤土)的盐分含量变化,利用光谱仪和电导仪测得南疆阿拉尔市红枣种植区盐渍土近红外高光谱和电导率数据,基于7种不同光谱预处理方法和2种特征波长选择算法,分别建立多元线性回归(MLR)和偏最小二乘回归(PLSR)的土壤盐分监测模型。结果表明:7种预处理方法中,归一化,多元散射,变量标准化和一阶导数能够有效提高土壤盐分的预测模型精度。基于多元逐步回归(SMR)波长选择方法的多元线性回归(SMLR)模型的R_(val)~2> 0. 948 9,RPD> 6. 294 9,RMSEP <0. 435 6;基于连续投影算法(SPA)的多元线性回归(SPAMLR)模型的R_(val)~2> 0. 956 8,RPD> 6. 922 1,RMSEP <0. 361 6,预测结果要优于偏最小二乘回归(PLSR)模型,其中基于归一化处理后的SMLR和SPA-MLR的预测精度最为理想,分别为R_(val)~2=0. 979 2,RPD=9. 907 8,RMSEP=0. 287 6和R_(val)~2=0. 980 5,RPD=10. 50,RMSEP=0. 278 3,而且筛选的特征波长较少。说明归一化是更有效的光谱预处理方法,多元线性回归(MLR)更适合建立南疆典型沙壤土盐分含量的预测模型。 展开更多

关键词 土壤电导率 多元线性回归 偏最小二乘回归方法 高光谱

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基于去包络线和连续投影算法的枣园土壤电导率光谱检测研究 被引量：13

4

作者 王涛 喻彩丽 +2 位作者 张楠楠 王斐 白铁成 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2019年第5期193-199,217,共8页

选取新疆阿拉尔市典型极端干旱区为研究对象,利用土壤高光谱特征对土壤电导率进行反演。为了准确快速检测土壤电导率,通过获取南疆阿拉尔市红枣种植区土壤电导率和高光谱信息,在去包络线处理基础上,分别采用相关性分析法和连续投影算法(... 选取新疆阿拉尔市典型极端干旱区为研究对象,利用土壤高光谱特征对土壤电导率进行反演。为了准确快速检测土壤电导率,通过获取南疆阿拉尔市红枣种植区土壤电导率和高光谱信息,在去包络线处理基础上,分别采用相关性分析法和连续投影算法(SPA)筛选特征波长,并建立特征波长与土壤电导率的偏最小二乘回归模型,使用均方根误差(RMSE)、决定系数(R 2)以及相对分析误差(RPD)对不同处理方法的模型效果进行评价。结果表明,基于原始光谱直接使用相关性分析法的预测精度RMSE=0.85566,R 2=0.7479,RPD=2.7569;通过去包络线处理使用相关性分析筛选特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.44490,R 2=0.9500,RPD=6.4510;基于原始光谱使用SPA选择特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.31178,R 2=0.9707,RPD=8.4445;通过去包络线处理使用SPA选择特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.30173,R 2=0.9764,RPD=9.3215。综上,说明SPA方法具有较强的特征波长选择能力,基于去包络线处理+SPA的偏最小二乘回归反演模型的预测精度最好,可实现新疆阿拉尔地区土壤电导率的快速检测。 展开更多

关键词 土壤电导率 光谱检测 连续投影算法 去包络线 预测

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近红外光谱技术结合PLS和SPA检测鲜冬枣表面农药残留量的方法 被引量：8

5

作者 蒋霞 张晓 +2 位作者 白铁成 陈杰 张楠楠 《江苏农业科学》 2018年第2期146-149,共4页

以喷洒不同浓度毒死蜱的鲜冬枣为研究对象,研究近红外光谱技术结合偏最小二乘法(PLS)和连续投影算法(SPA)检测鲜冬枣表面农药残留的方法。运用AntarisⅡ近红外光谱仪对喷洒不同浓度的毒死蜱的鲜冬枣样品进行扫描,首先建立全波段PLS模型... 以喷洒不同浓度毒死蜱的鲜冬枣为研究对象,研究近红外光谱技术结合偏最小二乘法(PLS)和连续投影算法(SPA)检测鲜冬枣表面农药残留的方法。运用AntarisⅡ近红外光谱仪对喷洒不同浓度的毒死蜱的鲜冬枣样品进行扫描,首先建立全波段PLS模型,然后应用SPA提取特征波长,作为PLS的输入变量,建立SPA-PLS模型,将全波段PLS模型和SPA-PLS模型进行比较。经SPA提取5个特征波长建立的模型,使用变量数仅占全波段的0.32%,但建立的冬枣表面农药残留模型的准确度和精度优于全波段所建立的模型。近红外光谱技术结合SPA和PLS建立鲜冬枣表面不同浓度毒死蜱农药残留的模型是可行的,同时SPA算法简化模型复杂度,提高模型精度及稳定性。 展开更多

关键词 近红外光谱 农药残留量 SPA 冬枣 PLS

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基于近红外光谱的阿克苏红富士苹果毒死蜱农药残留量检测 被引量：5

6

作者 张晓 蒋霞 +1 位作者 张楠楠 石鲁珍 《江苏农业科学》 2018年第6期162-166,共5页

为探索一种检测红富士苹果毒死蜱农药残留的方法,利用4 000~10 000 cm^(-1)波段的近红外光谱仪对喷洒不同体积分数毒死蜱农药的苹果样品进行原始光谱数据采集,利用多种方法对原始光谱进行预处理,建立偏最小二乘法(partial least squares... 为探索一种检测红富士苹果毒死蜱农药残留的方法,利用4 000~10 000 cm^(-1)波段的近红外光谱仪对喷洒不同体积分数毒死蜱农药的苹果样品进行原始光谱数据采集,利用多种方法对原始光谱进行预处理,建立偏最小二乘法(partial least squares,简称PLS)模型进行预测分析。结果表明,近红外光谱对喷施不同体积分数毒死蜱的红富士苹果样品具有敏感性,而对无农药样品检测精确度较低。进一步删除空白对照组数据进行建模预测,结果表明,当采用一阶导数(first derivative,简称FD)预处理时结果最好,R=0.987 9,预测标准差(简称SEP)为0.173 6,交互验证预测均方差(简称RMSECV)为0.120 5,准确度为0.923 4,说明近红外光谱能够较好地预测毒死蜱农药残留,为阿克苏红富士苹果毒死蜱农药残留的检测探索出一种新方法。 展开更多

关键词 近红外光谱 红富士苹果 毒死蜱 农药残留 偏最小二乘法

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基于物联网技术的智能停车场系统设计与实现 被引量：9

7

作者 张楠楠 张晓 《现代电子技术》 北大核心 2020年第12期38-41,共4页

为解决公共场所停车拥堵、堵塞等问题,设计基于物联网技术的智能停车场系统。该系统运用道闸来管理车辆的进出,在停车位安装红外传感器来判断车辆的有无,用ZigBee组网来进行数据的上传和下发,通过管理界面对车位信息进行显示和管理,车... 为解决公共场所停车拥堵、堵塞等问题,设计基于物联网技术的智能停车场系统。该系统运用道闸来管理车辆的进出,在停车位安装红外传感器来判断车辆的有无,用ZigBee组网来进行数据的上传和下发,通过管理界面对车位信息进行显示和管理,车主可通过显示屏来查看停车位的状态,引导泊车。运用物联网技术实现智能停车场系统设计,经测试系统运行稳定,可为停车提供一种智能的手段。 展开更多

关键词 智能停车场 物联网技术 系统设计 红外感应 数据传输 系统测试

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基于近红外光谱和SPA算法的棉花叶面积指数定量分析 被引量：4

8

作者 张树艳 王有武 +2 位作者 白铁成 张晓 石鲁珍 《江苏农业科学》 2018年第6期174-177,共4页

棉花叶面积指数是作物长势诊断和产量预测的重要参数。运用近红外光谱仪测定不同生育时期的棉花冠层光谱反射率,通过连续投影算法从1 557个近红外光谱波长中提取出5个有效特征波长,然后用最小二乘法对叶面积指数进行建模。将连续投影算... 棉花叶面积指数是作物长势诊断和产量预测的重要参数。运用近红外光谱仪测定不同生育时期的棉花冠层光谱反射率,通过连续投影算法从1 557个近红外光谱波长中提取出5个有效特征波长,然后用最小二乘法对叶面积指数进行建模。将连续投影算法和最小二乘法(简称SPA-PLS)模型与全光谱建立的PLS模型预测结果进行比较,预测相关系数(r)由0.801 23提高到0.928 27,预测均方根误差(RMSEP)由0.501 22降低到0.294 7,建模均方根误差(RMSPCV)由0.425 33降低到0.294 20。结果表明,SPA-PLS模型仅用占全波段0.32%的特征波长建模,不仅缩短了运算时间,而且模型精度、预测能力和稳定性均得到明显提高。 展开更多

关键词 近红外光谱 偏最小二乘法 波长提取 连续投影算法 棉花 叶面积指数

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基于麦克纳姆轮和Arduino的避障小车设计 被引量：5

9

作者 张晓 张楠楠 《现代电子技术》 2022年第4期30-34,共5页

为降低因驾驶员疲劳驾驶、醉酒驾驶等导致的安全事故的发生率,自动避障成为目前研究的热点,由麦克纳姆轮构成的全向移动结构可使避障小车的灵活性得到质的提升,麦克纳姆轮或将成为避障小车的标准配置。文中设计基于麦克纳姆轮和Arduino... 为降低因驾驶员疲劳驾驶、醉酒驾驶等导致的安全事故的发生率,自动避障成为目前研究的热点,由麦克纳姆轮构成的全向移动结构可使避障小车的灵活性得到质的提升,麦克纳姆轮或将成为避障小车的标准配置。文中设计基于麦克纳姆轮和Arduino的具有全向移动功能的自动避障智能小车。该系统选用麦克纳姆轮和驱动板控制直流减速电机实现小车全方向移动,具体由车头前方的超声波测距模块和小车四周的4个红外测距模块完成信息采集;再将实时采集的数据经过Arduino开发板处理后,判断出相应的障碍物形状,最终执行相应的避障路线。另外,用Android手机上的APP对小车进行无线实时控制,从而实现小车的基本运动与避障功能。避障测试结果表明,小车避障成功率达88.9%,各种形状的障碍物都能按照指定程序运行。说明文中避障小车的设计达到了预期的要求,可为智慧交通提供一种可行的解决方案。 展开更多

关键词 避障小车 麦克纳姆轮 ARDUINO 自动避障 信息采集 数据处理 障碍物判断

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基于校正WOFOST模型的枣树生长模拟与水分利用评价 被引量：5

10

作者 白铁成 王涛 张楠楠 《智慧农业（中英文）》 2021年第2期55-67,共13页

为实现定量化分析温、光和水资源对果树生长的影响,本研究以成龄骏枣树为研究对象,提出了基于校正WOFOST模型的枣树生长和水分运移模拟方法。利用2016和2017年的田间试验观测数据,重点校正WOFOST模型的物候学发育、初始化、绿叶、CO_(2... 为实现定量化分析温、光和水资源对果树生长的影响,本研究以成龄骏枣树为研究对象,提出了基于校正WOFOST模型的枣树生长和水分运移模拟方法。利用2016和2017年的田间试验观测数据,重点校正WOFOST模型的物候学发育、初始化、绿叶、CO_(2)同化、干物质分配、呼吸作用和水分利用参数。在田间尺度,完成总地上生物量(TAGP)、叶面积指数(LAI)和土壤水分含量的动态模拟和精度验证;在县域尺度,使用55个果园的最大LAI、单产、实际蒸散量(ET_(a))和水分利用效率(WUE)数据评价模型区域尺度的模拟性能。结果表明,在田间尺度,校正模型模拟不同灌溉梯度TAGP的决定系数R^(2)范围为0.92~0.98,归一化均方根误差NRMSE为8.7%~20.5%;模拟LAI的R^(2)范围为0.79~0.97,NRMSE为8.3%~21.1%;模拟土壤水分含量的决定系数R^(2)范围为0.29~0.75,NRMSE为4.1%~6.1%。在县域尺度,两年模拟最大LAI与实测LAI的R^(2)分别为0.64和0.78,NRMSE分别为13.3%和10.7%;模拟单产的R^(2)分别为0.48和0.60,NRMSE分别是12.1%和11.9%;模拟ET_(a)均方根误差分别为36.1 mm(7.9%)和30.8 mm(7.4%);模型也表现了较高的WUE模拟精度(10%<NRMSE<20%),均方根误差RMSE值分别为0.23和0.28 kg/m³。WOFOST模型在田间和县域尺度都取得了较高的枣树生长和水分运移模拟精度,可为土壤、气象、灌溉管理和枣树生长耦合影响的定量化分析提供新思路。 展开更多

关键词 作物生长模型 参数校正 WOFOST 枣树 水分利用效率

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基于近红外光谱的骏枣病虫害与风沙损伤检测 被引量：3

11

作者 范泽华 张楠楠 +1 位作者 喻彩丽 白铁成 《江苏农业科学》 2018年第2期154-157,共4页

为新疆南疆地区的骏枣种植设计一种基于近红外光谱分析的无损病虫害与风沙损伤检测技术。首先,采集大量骏枣的近红外光谱,采用遗传算法从全部近红外光谱中选择一部分最优的光谱特征;然后,使用二次判别分析模型对选择的光谱特征进行训练... 为新疆南疆地区的骏枣种植设计一种基于近红外光谱分析的无损病虫害与风沙损伤检测技术。首先,采集大量骏枣的近红外光谱,采用遗传算法从全部近红外光谱中选择一部分最优的光谱特征;然后,使用二次判别分析模型对选择的光谱特征进行训练;最后,通过支持向量机对骏枣进行病虫害分析;基于新疆南疆第一师阿拉尔市十四团-数字枣园示范基地的骏枣测试本技术的性能。结果表明,本技术对骏枣的病虫害与风沙损伤检测均具有较高的检测准确率,并具有较高的实用价值。 展开更多

关键词 骏枣种植 近红外光谱 无损检测 南疆风沙 遗传算法

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基于近红外光谱多种预处理的胡杨叶片含水量预测对比 被引量：13

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作者 王涛 白铁成 +2 位作者 朱彩蝶 高贤强 邬欢欢 《西北林学院学报》 CSCD 北大核心 2020年第5期173-179,共7页

通过比较5种不同光谱预处理方法(MSC、SNV、VN、一阶导数、二阶导数)提取胡杨叶片近红外光谱信息,分别采用遗传算法(GA)和连续投影算法(SPA)筛选特征波段,建立并比较偏最小二乘回归(PLS)模型对水分含量的预测效果,研究了胡杨叶片水分含... 通过比较5种不同光谱预处理方法(MSC、SNV、VN、一阶导数、二阶导数)提取胡杨叶片近红外光谱信息,分别采用遗传算法(GA)和连续投影算法(SPA)筛选特征波段,建立并比较偏最小二乘回归(PLS)模型对水分含量的预测效果,研究了胡杨叶片水分含量与叶片光谱信息的关系。结果表明,基于5种预处理方法使用SPA-PLS回归模型预测的相关系数R分别为0.7644、0.86979、0.80601、0.77993、0.8168;预测均方根误差(RMSEP)分别为0.01787、0.014491、0.018547、0.020228、0.018089;所选取的特征波段个数分别为11、20、24、18、18,较GA-PLS选取的特征波段数少,且预测效果普遍优于GA-PLS,其中基于SNV的预测结果最好。研究表明,基于近红外光谱数据,SPA算法相比于GA算法具有更好的选择特征波长能力,并且SPA-PLS算法的回归预测结果普遍优于GA-PLS,采用SNV-SPA-PLS方法可实现胡杨叶片水分含量的快速检测。 展开更多

关键词 近红外光谱 多元散射校正 变量标准化 矢量归一化 偏最小二乘法 胡杨

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SPA-PLS和GA-PLS算法预测胡杨叶片含水量的对比 被引量：5

13

作者 王涛 白铁成 +2 位作者 喻彩丽 张楠楠 王莎莎 《江苏农业科学》 2018年第19期269-272,共4页

采用Savit Zky-Golay一阶导数法,分析叶片含水量对近红外光谱吸收谱的影响特征,建立综合利用多波段信息的作物叶片含水量预测模型。通过使用一阶导数法对胡杨叶片近红外光谱信息进行预处理,然后分别采用连续投影算法(SPA)和遗传算法(GA... 采用Savit Zky-Golay一阶导数法,分析叶片含水量对近红外光谱吸收谱的影响特征,建立综合利用多波段信息的作物叶片含水量预测模型。通过使用一阶导数法对胡杨叶片近红外光谱信息进行预处理,然后分别采用连续投影算法(SPA)和遗传算法(GA)筛选特征波长,建立并比较偏最小二乘回归(PLS)模型对含水量的预测效果,研究胡杨叶片含水量与叶片光谱信息的关系。试验结果发现,经过一阶导数预处理的光谱数据建模预测结果要优于原始光谱,并且SPA-PLS算法的回归预测结果要优于GA-PLS算法,其中基于一阶导数光谱使用SPA-PLS和GA-PLS算法的建模预测评价指标RMSPCV、RMSEP、Precision、r分别是0. 026 633、0. 014 391、0. 981 23、0. 793 63和0. 033 348、0. 019 726、0. 975 13、0. 758 38,预测变量数分别是18、29个。说明基于一阶导数光谱使用SPA-PLS算法可实现胡杨叶片含水量信息的准确估测,数据优化筛选是可行的,有效提高了测量精度,减少了建模变量。 展开更多

关键词 一阶导数光谱 遗传算法 连续投影算法 偏最小二乘法 胡杨 叶片 含水量

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高光谱技术在苹果品质检测中的应用 被引量：7

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作者 任显丞 张晓 +2 位作者 彭步迅 李疆 王家硕 《安徽农学通报》 2021年第1期132-133,共2页

高光谱技术作为新一代的光电无损检测技术,广泛应用于农产品快速无损品质检测。高光谱技术在苹果品质检测方面主要有2个方向,结合化学计量学方法进行苹果内部品质检测以及结合机器视觉进行苹果损伤、病害等外部指标的外部品质检测。该... 高光谱技术作为新一代的光电无损检测技术,广泛应用于农产品快速无损品质检测。高光谱技术在苹果品质检测方面主要有2个方向,结合化学计量学方法进行苹果内部品质检测以及结合机器视觉进行苹果损伤、病害等外部指标的外部品质检测。该文介绍了高光谱技术在苹果品质检测中的应用,提出了高光谱技术在苹果品质检测中存在的问题。 展开更多

关键词 高光谱 苹果 内外部品质 无损检测

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