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基于超图理论的中医方剂网络药对挖掘方法 被引量:5
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作者 符康 闫光辉 罗浩 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第10期320-331,共12页
随着复杂网络研究的深入发展,利用复杂网络理论对中药药方数据进行建模分析已成为研究中药配伍规律的重要方法之一。然而,传统的“药-药”网络结构只基于“点-边”关系,无法体现方剂和中药之间的高阶交互关系,从而影响药对挖掘的准确率... 随着复杂网络研究的深入发展,利用复杂网络理论对中药药方数据进行建模分析已成为研究中药配伍规律的重要方法之一。然而,传统的“药-药”网络结构只基于“点-边”关系,无法体现方剂和中药之间的高阶交互关系,从而影响药对挖掘的准确率和效果。针对该问题,提出了一种基于超图的方药超网络建模方法来刻画方剂与中药之间的高阶关联关系,以方剂为超边、方剂中的中药为节点构建方药超网络,对比传统“药-药”网络和方药超网络的统计特性发现,方药超网络节点超度分布更加符合幂律分布特征,具有小世界和无标度特性,证明了方药超网络建模方法具有合理性和可行性;基于方药超网络提出一种融合多因素的双权重度中心性指标(double weight degree centrality,DWDC)挖掘方剂中的常见中药,引入超边属性对节点特性的影响,以网络的脆弱性和鲁棒性为依据,通过各算法之间的对比实验,验证所提出方法能够更有效筛选出方剂超网络中的常见中药;再将DWDC指标推广到二阶常见药对挖掘,提出高阶指标H-DWDC,基于真实数据集的实验结果表明,该方法能够有效地从海量数据中挖掘出常见药对。 展开更多
关键词 复杂网络 方药超网络 双权重度中心性(DWDC) 药对挖掘 高阶双权重度中心性(H-DWDC)
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慈菇消脂方通过抑制Hedgehog信号通路激活缓解非酒精性脂肪性肝炎肝纤维化
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作者 任真 杨咏嘉 +2 位作者 郭才 张钰洁 马燕花 《南京中医药大学学报》 北大核心 2025年第7期936-945,共10页
目的探究慈菇消脂方(Cigu Xiaozhi Prescription,CGXP)治疗非酒精性脂肪性肝炎(Non-Alcoholic steatohepatitis,NASH)肝纤维化的潜在机制。方法建立了NASH小鼠模型,并通过计算肝脏指数来评估肝脏肿大程度,同时利用HE和Masson染色法观察... 目的探究慈菇消脂方(Cigu Xiaozhi Prescription,CGXP)治疗非酒精性脂肪性肝炎(Non-Alcoholic steatohepatitis,NASH)肝纤维化的潜在机制。方法建立了NASH小鼠模型,并通过计算肝脏指数来评估肝脏肿大程度,同时利用HE和Masson染色法观察肝纤维化程度。此外,免疫组化法检测肝纤维化相关蛋白α-SMA、Collagen 1、MMP2和MMP9蛋白表达情况。通过Western blot和qPCR技术检测小鼠肝脏中HIF-1α、E-cadherin、N-cadherin、Shh、Smo、Gli1和Gli2的表达水平,并使用碱水法测定了肝脏羟脯氨酸(Hyp)含量。结果高剂量的CGXP能够有效降低肝脏指数(P<0.001),减轻肝脏肿大和炎症,显著改善肝纤维化小鼠的肝组织病理损伤。CGXP显著降低了肝纤维化相关蛋白α-SMA、Collagen 1、MMP2和MMP9蛋白表达水平(P<0.01,P<0.0001);降低HIF-1α、E-cadherin、N-cadherin、Shh、Smo、Gli1和Gli2的水平,其中高剂量CGXP的治疗效果尤为显著(P<0.05,P<0.01,P<0.001,P<0.0001)。结论CGXP可能通过抑制Hedgehog信号通路改变了肝星状细胞(Hepatic stellate cells,HSCs)的活化与增殖,减少了细胞外基质的合成与沉积,缓解NASH小鼠肝纤维化。 展开更多
关键词 非酒精性脂肪性肝炎 肝纤维化 HEDGEHOG信号通路 慈菇消脂方 肝星状细胞
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融合OMP和PLS的粮食作物近红外光谱变量选择
3
作者 李四海 朱刚 +1 位作者 刘明奇 董雯 《中国粮油学报》 北大核心 2025年第1期220-224,共5页
为进一步解决正交匹配追踪算法用于近红外光谱定量分析时存在的偏差小、方差大、选择变量较多、模型容易过拟合的问题,提出了一种融合正交匹配追踪和偏最小二乘回归的正交匹配偏最小二乘变量选择方法OMPLS(Orthogonal matching pursuit ... 为进一步解决正交匹配追踪算法用于近红外光谱定量分析时存在的偏差小、方差大、选择变量较多、模型容易过拟合的问题,提出了一种融合正交匹配追踪和偏最小二乘回归的正交匹配偏最小二乘变量选择方法OMPLS(Orthogonal matching pursuit based partial least squares regression)。OMPLS为前向变量选择方法,算法根据OMP回归系数绝对值大小评价光谱变量重要性,使用偏最小二乘回归和贝叶斯信息准则确定剩余光谱变量中的重要变量,最终得到满足给定数量要求的最优变量集合。分别在corn数据集和wheat kernels数据集上进行变量选择实验,根据选择变量个数、RMSEC和RMSEP比较PLS、OMP、OMPLS 3种变量选择方法的性能。实验结果表明:OMPLS方法在corn数据集和Wheat kernels数据集上选择变量个数、RMSEP值均小于OMP方法,表明模型泛化能力有了一定程度的提高。OMPLS变量选择方法以BIC指标作为模型选择准则,在模型复杂度和预测能力之间取得平衡。与OMP方法相比,能够进一步减少选择变量的数量,防止过拟合,提高模型的预测能力和可解释性。 展开更多
关键词 近红外光谱 变量选择 正交匹配追踪 偏最小二乘 贝叶斯信息准则
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基于粗糙集和遗传算法的中医方证相关性研究 被引量:3
4
作者 陈建国 李四海 赵磊 《计算机应用与软件》 北大核心 2018年第7期211-215,共5页
针对中医方证相关性分析中存在的模糊性和不确定性问题,提出一种基于粗糙集和遗传算法的中医方证相关性分析模型。该模型使用遗传算法对方证决策表进行属性约简,构造的适应度函数一方面最大化决策属性对条件属性的依赖度,另一方面通过... 针对中医方证相关性分析中存在的模糊性和不确定性问题,提出一种基于粗糙集和遗传算法的中医方证相关性分析模型。该模型使用遗传算法对方证决策表进行属性约简,构造的适应度函数一方面最大化决策属性对条件属性的依赖度,另一方面通过计算个体稀疏度与期望稀疏度的KL散度,对包含属性较多的个体进行惩罚,以便在最大化分类能力的同时获得最小的属性约简。使用该方法建立了心率失常和心绞痛的方证决策模型。实验结果表明,该方法得到的属性约简能够反映两种类型的冠心病在中药用药方面的差异,所提取的方证规则与目前中医治疗冠心病的用药原则基本一致,说明该方法用于中医方证相关性分析是可行和有效的。 展开更多
关键词 粗糙集 遗传算法 KL散度 属性约简 方剂 证候
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基于近红外光谱的连续小波变换与卷积注意力模块建立秦艽的定性分析模型
5
作者 周玉 李四海 +1 位作者 李坤鹏 王泽朋 《理化检验(化学分册)》 北大核心 2025年第4期436-442,共7页
针对近红外光谱的处理研究大多聚焦于对原始的一维光谱信号直接进行卷积特征抽取,为了更加全面地挖掘光谱数据中的信息,提高分类模型的建模效果,提出了连续小波变换与卷积注意力模块建立秦艽定性分析模型的方法。采用连续小波变换将一... 针对近红外光谱的处理研究大多聚焦于对原始的一维光谱信号直接进行卷积特征抽取,为了更加全面地挖掘光谱数据中的信息,提高分类模型的建模效果,提出了连续小波变换与卷积注意力模块建立秦艽定性分析模型的方法。采用连续小波变换将一维的信号转换为二维图像表现形式,以得到的小波时频图作为光谱特征,建立具有注意力机制的秦艽近红外光谱的卷积神经网络定性分析模型Att-GoogleNet,并通过翻转、对比度增强以及加入高斯噪声来扩充数据集实现数据增强,提高模型的泛化能力。结果表明:对207个秦艽样品的产地进行分析,Att-GooogleNet模型的分类准确率为99.6%,准确率、精确率、召回率、特异度、F1分数均优于传统机器学习模型。 展开更多
关键词 近红外光谱 连续小波变换 卷积神经网络 注意力机制 模型 秦艽
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基于近红外光谱技术和编码器-解码器的黄芪产地鉴别
6
作者 刘明奇 李四海 宋航 《分析测试学报》 北大核心 2025年第10期2063-2070,共8页
为进行黄芪产地溯源,提出了CTGAN+1D-CNN+Encoder-Decoder(CCEN)网络模型,首先通过条件表格生成对抗网络(CTGAN)增强黄芪近红外光谱数据,解决数据较少的问题,再通过在一维卷积神经网络(1D-CNN)上加入编码器-解码器(Encoder-Decoder)结构... 为进行黄芪产地溯源,提出了CTGAN+1D-CNN+Encoder-Decoder(CCEN)网络模型,首先通过条件表格生成对抗网络(CTGAN)增强黄芪近红外光谱数据,解决数据较少的问题,再通过在一维卷积神经网络(1D-CNN)上加入编码器-解码器(Encoder-Decoder)结构,使网络可以同时捕获特征之间的全局关系和局部关系。实验结果表明,CTGAN和Savitzky-Golay增强后,偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)、随机森林(RF)、K近邻算法(KNN)和1D-CNN的准确率分别提升至0.9733、0.9533、0.9600和0.9733。加入编码器-解码器后,1D-CNN准确率提升至0.9778。最终CCEN模型在黄芪数据集上的准确率、召回率和F1值分别达到0.9867、0.9872和0.9868,均优于对比模型。结果证明CCEN模型适用于近红外光谱这类结构复杂、样本有限的一维信号数据,为黄芪中药材道地性产地识别研究提供了新方法。 展开更多
关键词 黄芪 近红外光谱 CTGAN 神经网络 编码器-解码器
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基于CNN和特征选择回归方法的小麦蛋白质含量测定 被引量:4
7
作者 杨友 周玉 李四海 《中国粮油学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期198-204,共7页
小麦蛋白质含量一般采用凯式定氮法测定,该方法操作流程复杂,分析时间长,无法实现样品的批量检测。小麦的近红外光谱特征与蛋白质含量间存在线性和非线性的映射关系,本研究提出一种具有线性和非线性映射能力的算法:基于卷积神经网络和... 小麦蛋白质含量一般采用凯式定氮法测定,该方法操作流程复杂,分析时间长,无法实现样品的批量检测。小麦的近红外光谱特征与蛋白质含量间存在线性和非线性的映射关系,本研究提出一种具有线性和非线性映射能力的算法:基于卷积神经网络和特征选择回归的组合算法。使用多种预处理方法提高Wheat kernels近红外光谱数据信噪比,将一维的预处理光谱数据折叠成二维矩阵,使用二维卷积神经网络模型对小麦蛋白质含量进行预测,并提取中间层部分神经元输出的特征信息与预处理光谱数据集数据构成集成数据集,在集成数据集上使用套索、最小最大凹罚回归(MCP)和光滑切片绝对偏差回归(SCAD)方法构建小麦蛋白质含量测定模型,与多元线性回归、偏最小二乘回归等模型进行对比分析。实验结果表明:卷积神经网络的引入使得模型具有非线性映射能力,改善了小麦蛋白质含量预测模型性能。 展开更多
关键词 小麦 近红外光谱 蛋白质 卷积神经网络
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基于多方嵌入的逐步实体对齐方法 被引量:1
8
作者 刘雪丽 李燕 +1 位作者 李春雨 刘悦悦 《现代电子技术》 北大核心 2024年第13期138-143,共6页
大多数实体对齐方法对知识图谱信息的利用不够充分,没有考虑实体间的互相选择,忽略了现实生活中很多实体在对方知识图谱中不存在等价实体的事实。针对以上问题,提出一种基于多方嵌入的逐步实体对齐方法。该方法对三元组信息、邻域信息... 大多数实体对齐方法对知识图谱信息的利用不够充分,没有考虑实体间的互相选择,忽略了现实生活中很多实体在对方知识图谱中不存在等价实体的事实。针对以上问题,提出一种基于多方嵌入的逐步实体对齐方法。该方法对三元组信息、邻域信息、实体名称的语义信息和字符串信息进行多方嵌入生成相似度矩阵,再通过所提出的逐步实体对齐算法将目前彼此最为相似且相似度大于最小相似度阈值的两个实体进行匹配,直到剩余所有实体的相似度都不大于最小相似度阈值时停止匹配,在确保等价实体准确匹配的前提下,减小不存在等价实体时发生错误匹配的概率。在DBP15K数据集上进行了三项实验,结果证明了该方法和逐步实体对齐算法的有效性,以及多方嵌入中每个模块的必要性。 展开更多
关键词 知识图谱 实体对齐 多方嵌入 逐步实体对齐算法 互相选择 最小相似度阈值 知识图谱嵌入
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椭圆叶花锚总黄酮影响肝星状细胞活性的表达 被引量:5
9
作者 王昕 顾秀琰 +1 位作者 张琳 朱建坤 《中成药》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2697-2700,共4页
目的探讨椭圆叶花锚总黄酮(total flavonoids of Halenia elliptica)对肝纤维化大鼠模型肝星状细胞(HSC)活性表达度的影响及其作用途径,以明确椭圆叶花锚总黄酮药理作用发生的基础。方法用白蛋白免疫攻击法制备肝纤维化大鼠模型,药物处... 目的探讨椭圆叶花锚总黄酮(total flavonoids of Halenia elliptica)对肝纤维化大鼠模型肝星状细胞(HSC)活性表达度的影响及其作用途径,以明确椭圆叶花锚总黄酮药理作用发生的基础。方法用白蛋白免疫攻击法制备肝纤维化大鼠模型,药物处理后制作肝组织切片,分别进行HE、天狼猩红染色和免疫组化染色,观察HSC活性表达的变化。结果椭圆叶花锚总黄酮对模型大鼠肝纤维化在组织学上有影响,能改善纤维化程度,降低HSC激活标志物α-肌动蛋白(α-SMA)的表达。结论椭圆叶花锚总黄酮影响肝星状细胞活性表达度,降低肝纤维化程度,可能是抗肝纤维化的一条有效途径。 展开更多
关键词 椭圆叶花锚 黄酮 肝纤维化 肝酶
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近红外光谱技术快速测定当归中藁本内酯含量 被引量:6
10
作者 李四海 陈建国 任国瑾 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第12期114-117,共4页
基于近红外光谱技术,运用偏最小二乘回归(PLSR)方法实现当归中藁本内酯含量的快速、无损检测。采用高效液相色谱(HPLC)法测定当归中藁本内酯含量,一阶导数结合正交信号校正对原始光谱进行预处理,建立当归近红外光谱和藁本内酯含量之间... 基于近红外光谱技术,运用偏最小二乘回归(PLSR)方法实现当归中藁本内酯含量的快速、无损检测。采用高效液相色谱(HPLC)法测定当归中藁本内酯含量,一阶导数结合正交信号校正对原始光谱进行预处理,建立当归近红外光谱和藁本内酯含量之间的最小二乘回归定量分析模型。结果表明:模型在校正集上的均方根误差(RMSEE)、交叉验证均方根误差(RMSECV)和决定系数R^2分别为0.199 9,0.348 9和0.993 2,在预测集上的预测均方根误差(RMSEP)和决定系数R^2分别为0.23和0.994 1。方法具有简单、快速、不破坏样品等特点,可用于当归中藁本内酯含量的快速检测。 展开更多
关键词 当归 近红外光谱 藁本内酯 偏最小二乘回归 正交信号校正
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正交匹配追踪算法的近红外光谱定量分析 被引量:5
11
作者 李四海 刘东玲 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1097-1101,共5页
压缩感知(CS)是一种新兴的信号压缩和采样技术,正交匹配追踪(OMP)是一种贪婪追踪算法,广泛用于压缩感知领域中的稀疏信号重构。针对近红外光谱信号高维小样本以及信号稀疏先验的特点,为进一步提高小样本近红外光谱变量选择的灵活性和可... 压缩感知(CS)是一种新兴的信号压缩和采样技术,正交匹配追踪(OMP)是一种贪婪追踪算法,广泛用于压缩感知领域中的稀疏信号重构。针对近红外光谱信号高维小样本以及信号稀疏先验的特点,为进一步提高小样本近红外光谱变量选择的灵活性和可靠性,基于压缩感知理论,提出了一种新颖的光谱变量选择方法正交匹配追踪变量选择(OMPBVS)。OMPBVS算法通过对原始光谱信号的稀疏重构,将绝大部分变量的回归系数压缩为0,进而间接实现光谱变量选择。具体过程为以光谱矩阵为传感矩阵,预测变量为观测变量,迭代地计算残差与原子的内积,选择内积最大的原子,在每一步迭代过程中将信号投影到由所有已经被选择原子张成的子空间上,然后对所有被选择原子的系数进行更新,使得产生的残差与已被选择的所有原子都正交,其残差计算的实质是进行Gram-Schmidt正交化,正交投影能够在保证信号重构精度的情况下减小迭代次数。OMPBVS具有将光谱维度降低至样本大小规模的能力,其变量选择能力与LASSO相当,但与LASSO相比,由于OMPBVS损失函数的优化方法是前向选择算法,减少了迭代次数,并且可以精确控制选择变量的数量。分别在beer数据集和Wheat kernels数据集上进行变量选择实验,比较PLS,MCUVE-PLS,CARS-PLS,WMSCVS,LASSOLarsCV和OMPBVS六种变量选择方法的性能。其中beer数据集共60个样本,采用Kennard Stone(KS)方法划分训练集样本36个,测试集样本24个,预测变量为Original extract concentration。Wheat kernels数据集共523个样本,训练集样本415个,测试集样本108个,预测值为蛋白质含量。OMPBVS方法在beer数据集上选择变量个数、RMSEC和RMSEP分别为2,0.2052和0.1598,在Wheat kernels数据集上选择变量个数、RMSEC和RMSEP分别为9,0.4502和0.4125,其变量选择能力和模型性能均好于其他五种方法,这说明OMPBVS是一种有效的近红外光谱变量选择和定量分析方法。OMPBVS变量选择方法在小样本情况下具有良好的泛化能力,能够减少选择变量的数量,提高变量选择的稳健性。此外,基于SNV和MSC等光谱预处理方法,能够在一定程度上减少选择变量的个数,提高模型的可解释性。 展开更多
关键词 近红外光谱 变量选择 压缩感知 偏最小二乘 正交匹配追踪
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基于L1-L2联合范数约束的中药近红外光谱波长选择 被引量:1
12
作者 任真 李四海 《计算机应用与软件》 北大核心 2018年第12期99-103,共5页
针对近红外光谱分析中存在的高维数据降维、多重共线性及模型稀疏性问题,提出一种基于正则偏最小二乘RPLS(Regularization Partial Least Squares)的近红外光谱波长变量选择方法。该方法在偏最小二乘回归模型中同时引入L1和L2范数罚正则... 针对近红外光谱分析中存在的高维数据降维、多重共线性及模型稀疏性问题,提出一种基于正则偏最小二乘RPLS(Regularization Partial Least Squares)的近红外光谱波长变量选择方法。该方法在偏最小二乘回归模型中同时引入L1和L2范数罚正则项,使模型产生稀疏性,通过交替迭代算法求解主成分载荷系数的稀疏解,实现光谱数据降维和重要波长变量的自动选择。对当归近红外光谱进行正则偏最小二乘波长选择实验。结果表明,与CARS(Competitive Adaptive Reweighted Sampling)随机蛙跳等变量选择方法相比,正则偏最小二乘方法在选择变量数及模型的预测能力方面均具有一定的优势。 展开更多
关键词 近红外光谱 偏最小二乘回归 正则化 变量选择
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基于miRNA-mRNA调控网络探讨miR-34a-5p靶向Hh通路对LX2细胞增殖的影响 被引量:1
13
作者 任真 马燕花 +2 位作者 王莉 王爱娣 赵秀萍 《中国医科大学学报》 CAS 北大核心 2023年第7期582-589,共8页
目的探讨miR-34a-5p靶向刺猬(Hh)信号通路对肝星状细胞(HSC)增殖和凋亡的调控作用。方法采用生物信息学分析筛选出LX2细胞中靶向Hh信号通路的差异miRNA,通过Cytoscape构建miRNA-m RNA网络。体外培养LX2细胞,通过转化生长因子-β1(TGF-... 目的探讨miR-34a-5p靶向刺猬(Hh)信号通路对肝星状细胞(HSC)增殖和凋亡的调控作用。方法采用生物信息学分析筛选出LX2细胞中靶向Hh信号通路的差异miRNA,通过Cytoscape构建miRNA-m RNA网络。体外培养LX2细胞,通过转化生长因子-β1(TGF-β1)诱导建立LX2细胞活化模型。细胞活力检测试剂盒(CCK-8)检测miR-34a-5p过表达对LX2细胞增值活力的影响;流式细胞分析法(Annexin-V-FITC/PI)检测miR-34a-5p过表达对LX2细胞凋亡的影响;实时荧光定量PCR和Western blotting分析miR-34a-5p过表达对声波刺猬(Shh)、脑胶质瘤相关癌基因1(Gli1)、脑胶质瘤相关癌基因2(Gli2)、Ⅰ型胶原蛋白(Col-Ⅰ)及α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)mRNA和蛋白表达水平的影响。结果LX2细胞经TGF-β1诱导活化后,细胞活力显著升高,Shh、Gli1、Gli2、Col-Ⅰ及α-SMA表达均增高(P<0.01)。Hh信号通路特异性阻断剂环靶明脂可降低LX2细胞活力,下调Shh、Gli1、Gli2、Col-Ⅰ及α-SMA蛋白表达(P<0.01)。miR-34a-5p过表达可显著提高LX2细胞活力,上调Gli1、Gli2、Col-Ⅰ及α-SMA蛋白表达(P<0.05)。结论miR-34a-5p靶向调控LX2细胞的Hh信号通路,过表达miR-34a-5p可以上调Hh信号通路相关蛋白表达,促进LX2细胞活化。 展开更多
关键词 miRNA-mRNA调控网络 微RNA-34a-5p 刺猬信号通路 肝星状细胞 肝纤维化
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基于栈式自编码器的FTIR光谱识别 被引量:2
14
作者 李四海 余晓晖 《计算机应用与软件》 北大核心 2018年第6期254-258,共5页
传统浅层模型不能有效提取FTIR光谱数据的潜在特征。提出一种基于栈式自编码器SAE(Stacked Auto Encoder)的光谱识别方法。通过堆叠稀疏自编码器构建深度网络,采用逐层贪婪训练学习光谱特征,根据学习到的特征有监督地训练softmax分类器... 传统浅层模型不能有效提取FTIR光谱数据的潜在特征。提出一种基于栈式自编码器SAE(Stacked Auto Encoder)的光谱识别方法。通过堆叠稀疏自编码器构建深度网络,采用逐层贪婪训练学习光谱特征,根据学习到的特征有监督地训练softmax分类器,使用反向传播算法对网络进行微调。对麻花秦艽和大叶秦艽的FTIR光谱进行识别,基于SAE的分类准确率为96.67%,比偏最小二乘判别分析(PLSDA)和模型集群方法分别提高13.34%和10%。实验结果表明,该方法用于秦艽的快速、准确鉴别是可行和有效的。 展开更多
关键词 傅里叶变换红外光谱 深度学习 栈式自编码 定性分析
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基于FTIR技术和稀疏线性判别分析的秦艽种类鉴别 被引量:1
15
作者 李四海 余晓晖 +1 位作者 赵磊 晋玲 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2390-2394,共5页
傅里叶变换红外光谱通常包含有大量的波长变量点,对其进行定性分析需要建立稳健的、可解释性的分类模型。稀疏线性判别分析(SLDA)是一种较为新颖和有效的机器学习算法,常用于高维度、小样本数据的变量筛选和判别分析,SLDA通过在线性判... 傅里叶变换红外光谱通常包含有大量的波长变量点,对其进行定性分析需要建立稳健的、可解释性的分类模型。稀疏线性判别分析(SLDA)是一种较为新颖和有效的机器学习算法,常用于高维度、小样本数据的变量筛选和判别分析,SLDA通过在线性判别分析中引入正则项,使分类器训练过程和变量选择过程同时完成,不同判别方向上载荷系数的稀疏性则增强了模型的可解释性。采集甘肃不同产地的秦艽样本94个,其中麻花秦艽(Gentiana straminea Maxim)30个,黄管秦艽(Gentiana officinalis)28个,大叶秦艽(Gentiana macrophylla Pall)36个,利用傅里叶变换红外光谱法获得所有样本的光谱图。取其中70个样本构成训练集,剩余24个为测试集。使用训练集建立SLDA模型,对2个判别方向上不为0的载荷系数个数进行网格化寻优,得到了最优的参数空间。利用建立的SLDA模型对测试样本进行预测,其分类准确率达到100%,实现了对三种秦艽的快速、准确鉴别。实验结果表明,与PLS-DA方法相比,SLDA模型在分类准确率、稀疏性及可解释性方面均具有一定优势,是一种新颖、有效的光谱定性分析方法。 展开更多
关键词 秦艽 傅里叶变换红外光谱 正则化 稀疏线性判别分析 变量选择
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Ensemble-SISPLS近红外光谱变量选择方法 被引量:1
16
作者 李四海 赵磊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1047-1052,共6页
近红外光谱具有高维小样本的特点,变量选择是提高定量分析模型稳健性和可解释性的一种有效方法。确定独立筛选(SIS)是一种基于边际相关性的超高维数据变量选择方法,广泛用于基因微阵列数据的变量选择。SIS具有将数据维度降低至样本大小... 近红外光谱具有高维小样本的特点,变量选择是提高定量分析模型稳健性和可解释性的一种有效方法。确定独立筛选(SIS)是一种基于边际相关性的超高维数据变量选择方法,广泛用于基因微阵列数据的变量选择。SIS具有将数据维度降低至样本大小规模的能力,其降维能力与LASSO相当,在相当宽泛的近似条件下,由于具有安全筛选性质,所有重要变量被保留的概率趋于1。基于确定独立筛选偏最小二乘(SIS-SPLS)的变量选择是一种迭代式的SIS变量选择方法,首先利用SIS方法完成光谱重要变量的初选;然后根据重要变量的边际相关性大小进行逐步前向选择:建立偏最小二乘回归模型,依据贝叶斯信息准则(BIC)确定最终的变量选择结果。SIS-SPLS以逐步前向选择的方式实现对重要变量的增量式筛选,随着潜变量个数的增加及因变量残差的逐步减小, SIS-SPLS方法选择的变量个数将趋于稳定。然而仅以边际相关性对变量重要性进行评价,当光谱变量个数远大于样本数时,该方法也存在选择的变量过多、变量选择结果不够稳健等问题。为进一步提高小样本情况下变量选择的稳健性,将集成学习引入SIS-SPLS方法之中,提出了一种集成SIS-SPLS变量选择方法(Ensemble-SISPLS)。该方法首先对校正集样本进行自助重采样,对采样得到的每一个校正子集分别使用SIS-SPLS方法进行变量筛选,通过投票机制并设置频次阈值对所有校正子集的变量选择结果进行集成,选择出现频次大于给定阈值的变量并建立偏最小二乘回归模型,计算5折交叉验证均方根误差。对频次阈值和潜变量个数两个关键参数使用网格搜索法进行优选,根据子模型的交叉验证均方根误差和变量个数对子模型性能进行综合评价,以最优子模型包含的变量作为最终的变量选择结果。分别在Corn数据集和当归数据集上进行变量选择实验,比较Ensemble-SISPLS, SIS-SPLS和UVE-PLS三种变量选择方法的性能。其中当归数据集共77个样本,样本采自甘肃岷县和渭源县,使用Nicolet-6700型近红外光谱仪扫描得到所有样本的近红外光谱并对当归中的阿魏酸含量进行预测。Ensemble-SISPLS方法在Corn数据集上选择的变量个数、 RMSEP和决定系数分别为22, 0.000 8和0.999 8; SIS-SPLS方法在Corn数据集上选择的变量个数、 RMSEP和决定系数分别为97, 0.007 3和0.998 8。Ensemble-SISPLS方法在当归数据集上选择的变量个数、 RMSEP和决定系数分别为24, 0.018 1和0.996 3; SIS-SPLS方法在当归数据集上选择的变量个数、 RMSEP和决定系数分别为38, 0.022 6和0.994 3。结果表明,该方法进一步提高了变量选择结果的稳健性和预测能力。Ensemble-SISPLS变量选择方法有效结合了SIS-SPLS较强的变量选择能力和集成学习良好的泛化能力,提高了变量选择的稳健性。此外,由于在子模型的预测能力和变量个数之间进行了折中,一定程度上减少了选择变量的个数,提高了模型的可解释性。 展开更多
关键词 近红外光谱 变量选择 确定独立筛选 偏最小二乘 集成学习
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基于随机森林算法的秦艽龙胆苦苷含量快速检测
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作者 陈建国 李四海 《甘肃农业大学学报》 CAS CSCD 2023年第6期257-264,共8页
【目的】基于近红外光谱技术,运用随机森林算法实现秦艽中龙胆苦苷含量的快速、准确、无损检测。【方法】采用HPLC法测定秦艽中龙胆苦苷的含量,正交信号校正结合小波压缩对原始光谱进行预处理,以抽取的小波系数作为光谱特征建立秦艽近... 【目的】基于近红外光谱技术,运用随机森林算法实现秦艽中龙胆苦苷含量的快速、准确、无损检测。【方法】采用HPLC法测定秦艽中龙胆苦苷的含量,正交信号校正结合小波压缩对原始光谱进行预处理,以抽取的小波系数作为光谱特征建立秦艽近红外光谱和龙胆苦苷含量之间的随机森林定量分析模型,同时对4种模型的预测结果进行了对比分析。【结果】原始光谱正交信号校正预处理后分别建立偏最小二乘和随机森林定量分析模型,偏最小二乘回归模型在验证集上的均方根误差(RMSEP)和决定系数(R2)分别为0.2469和0.9368,随机森林定量分析模型在验证集上的均方根误差(RMSEP)和决定系数(R2)分别为0.2075和0.9695。原始光谱正交信号校正后进行离散小波分解,抽取63个中低频小波系数分别建立偏最小二乘和随机森林定量分析模型,偏最小二乘回归模型在验证集上的均方根误差(RMSEP)和决定系数(R2)分别为0.2126和0.9503,随机森林定量分析模型在验证集上的均方根误差(RMSEP)和决定系数(R2)分别为0.1663和0.9804。【结论】通过小波多尺度分解降低了决策树之间的相关性,进一步提高了随机森林定量分析模型的泛化能力和稳健性,该定量分析模型可用于秦艽中龙胆苦苷含量的快速准确检测。 展开更多
关键词 秦艽 近红外光谱 龙胆苦苷 随机森林 小波变换
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线上线下与显微数码互动混合式教学在护理专业组织学实验教学的应用 被引量:29
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作者 司晓丽 陈彦文 +4 位作者 王琳欣 李婧 刘珊珊 马少玉 郭超 《护理学杂志》 CSCD 北大核心 2020年第16期71-74,共4页
目的探讨线上线下与显微数码互动混合式教学在护理学专业组织学实验教学改革中的应用效果。方法将护理专业学生48名随机分为对照组(n=24)与实验组(n=24),两组学生分别在组织学实验课中实施传统教学和线上线下+显微数码互动系统混合式教... 目的探讨线上线下与显微数码互动混合式教学在护理学专业组织学实验教学改革中的应用效果。方法将护理专业学生48名随机分为对照组(n=24)与实验组(n=24),两组学生分别在组织学实验课中实施传统教学和线上线下+显微数码互动系统混合式教学,并对两组学生从学习过程、实验报告及调查问卷3个方面评价学习效果。结果与对照组比较,实验组对线上线下+显微数码互动混合式教学模式能提高学习兴趣等6方面评价的满意度评分显著高于对照组(P<0.05,P<0.01)。同时,在线测试及实验成绩、组织切片阅片数显著高于对照组(均P<0.01)。结论线上线下+显微数码互动混合式教学能够有效地提高护理专业组织学实验课程的学习效果,锻炼学生自主学习能力。 展开更多
关键词 组织学 线上线下教学 显微数码互动系统 混合式教学 护理教育
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基于近红外光谱的小波变换结合正交匹配追踪建立秦艽中龙胆苦苷的定量分析模型 被引量:2
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作者 陈方方 李四海 +1 位作者 丁跃武 杨友 《理化检验(化学分册)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期812-817,共6页
针对近红外光谱高维小样本数据以及信号具有稀疏先验的特点,提出了小波变换(WT)结合正交匹配追踪(OMP)建立秦艽中龙胆苦苷定量分析模型的方法。将204个秦艽样品按照Kennard-Stone法以3∶1的比例进行划分,得到153个校正集样品和51个测试... 针对近红外光谱高维小样本数据以及信号具有稀疏先验的特点,提出了小波变换(WT)结合正交匹配追踪(OMP)建立秦艽中龙胆苦苷定量分析模型的方法。将204个秦艽样品按照Kennard-Stone法以3∶1的比例进行划分,得到153个校正集样品和51个测试集样品,利用傅里叶变换近红外光谱仪采集样品的近红外光谱,采用WT对原始近红外光谱数据进行预处理,选择小波基函数为Daubechies(db5),小波分解层数为5,小波阈值为0.1,采用OMP建立龙胆苦苷的定量分析模型。结果表明:该模型预测性能较好,校正集对应的决定系数(R_(C)^(2))为0.9940,校正均方根误差(RMSEC)为0.0819,测试集对应的决定系数(R_(P)^(2))为0.9854,预测均方根误差(RMSEP)为0.1124;利用所建模型分析204个秦艽样品,龙胆苦苷预测值与参考值基本一致。 展开更多
关键词 小波变换(WT) 正交匹配追踪(OMP) 近红外光谱法 模型 秦艽 龙胆苦苷
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优化VMD和改进小波阈值的ECG肌电干扰去噪算法
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作者 顾旋 张伟 《计算机应用与软件》 2025年第11期277-284,共8页
针对传统算法对心电图(ECG)肌电干扰噪声去噪效果较差的问题,提出一种优化变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)和改进小波阈值的去噪算法。利用遗传算法(GA)优化VMD参数,并对含肌电干扰的ECG信号进行VMD分解为多个固有模... 针对传统算法对心电图(ECG)肌电干扰噪声去噪效果较差的问题,提出一种优化变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)和改进小波阈值的去噪算法。利用遗传算法(GA)优化VMD参数,并对含肌电干扰的ECG信号进行VMD分解为多个固有模态函数(IMF);对相关系数值较小的IMF利用改进小波阈值去噪;将所有IMF重构得到去噪的ECG信号。将该算法与其他算法对含模拟和真实肌电干扰的ECG信号进行去噪效果的实验对比,结果表明该算法计算复杂度较小,去噪后能更好地保持ECG信号有用波形特征,且去噪后ECG信号的信噪比、均方误差和相关系数值均有不同程度的改善。 展开更多
关键词 ECG信号 肌电干扰 遗传算法 变分模态分解 小波阈值去噪
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