不同预处理方法对PLS模型检测鲜长枣糖度的影响

为寻找适合近红外光谱无损检测鲜长枣糖度含量的最佳光谱预处理方法,进行鲜长枣样品近红外光谱数据的预处理方法比较研究.探讨了15种光谱预处理方法对偏最小二乘法建模精度的影响.结果表明,小波变换和多元散射校正相结合是近红外光谱偏最小二乘模型无损检测鲜长枣糖度的有效预处理方法,其相关系数和内部交叉验证均方差分别为0.741 1...     

基于近红外漫反射光谱的煤灰分快速检测方法

基于偏最小二乘回归算法,研究了基于近红外漫反射光谱的煤质灰分快速检测方法,建立了煤质灰分与近红外漫反射光谱之间的数学回归模型,同时探讨了平滑滤波、多元散射校正、求导等不同的光谱预处理方法对模型预测效果的影响,针对精煤的灰分,采用实际煤炭样本开展了实验研究,取得了较好的效果,该方法达到了一定的分析精度并且模型较为稳定,有着很好的应用前景.     

基于高光谱成像技术的红景天品种神经网络模式识别方法

采用高光谱成像技术采集大花红景天和狭叶红景天的近红外高光谱图像(935～1 720 nm),并从中提取出感兴趣区域的平均光谱作为大花红景天和狭叶红景天的原始光谱.在采用多元散射校正(MSC)进行光谱预处理后,运用载荷系数法(X-LW)、连续投影算法(SPA)和竞争自适应重加权算法(CARS)分别提取了红景天近红外高光谱9、20和33个特征波长,最后基于全波长和特征波长建立偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、概率神经网络(PNN)和广义回归神经网络(GRNN)分类判别模型.结果表明,基于CARS提取的特征波长建立的PLS-DA、PNN和GRNN模式识别模型优于基于X-LW、SPA提取特征波长建立的识别模型.而且,基于全波长和CARS提取的特征波长建立的PLS-DA、PNN和GRNN判别模型均能很好地区分大花红景天和狭叶红景天,对训练集和测试集样本分类的正确率全部达到100%.因此,高光谱成像技术结合PLSDA与神经网络模式识别分析方法,能够实现大花红景天和狭叶红景天的无损、快速和准确的分类与鉴别,为红景天药材的质量控制、品种鉴别和临床应用奠定基础.     

近红外光谱在快速检测棉制品中含棉量的应用

以两组棉制品为研究对象，利用遗传算法提取有效近红外光谱信息，采用偏最小二乘法（partial least squares，简称PLS）建立了棉制品中舍棉量的近红外定量的校正模型，讨论了遗传算法提取有用信息的具体应用方法．结果表明：棉制样品的近红外光谱经过遗传算法提取有用信息（波长优选）后，通过一定数据预处理方法，运用PLS建立的定量校正模型，可以大大降低数据运算量，为近红外光谱分析技术应用于棉制品中舍棉量的预测，提供了理论依据和实用方法．     

近红外光谱技术快速测定三七提取过程中3种成分含量

为了建立1种采用近红外光谱技术快速测定三七提取过程指标成分含量的方法.运用偏最小二乘法结合多种光谱预处理方法及波长选择方法建立近红外光谱与三七指标性成分(三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1)含量之间的校正模型,通过交互检验标准偏差、校正标准偏差、决定系数和主因子数优选校正模型,并对未知样本进行预测分析.结果显示,1提液和2提液中三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1的校正模型相关系数分别为99.66%、99.66%、99.54%和98.49%、97.74%、97.71%,验证集的预测值与真实值含量接近.该方法操作简便、快速无损、准确可靠,可用于三七提取过程指标成分含量的快速检测.     

基于近红外光谱的小麦粉湿面筋含量检测

本文应用近红外光谱法测定小麦粉中湿面筋含量.对小麦粉的近红外光谱图进行消除常数偏移量、多元散射校正、减去一条直线三种预处理方法,用偏最小二乘法建立小麦粉的近红外光谱图与湿面筋含量之间的关系模型,并预测小麦粉中湿面筋含量.实验结果显示减去一条直线预处理后的模型评价指标最优,模型的相关系数R2为934,模型交互验证后的均方差为051,预测结果的均方根误差为0456.实验结果表明,近红外光谱法能够用于小麦粉湿面筋含量的测定     

在线富集近红外光谱法测定痕量重金属铅

选择螯合树脂D401对水中的重金属铅进行在线富集,使铅离子络合在有机吸附材料上,实现能被近红外光谱检测的目的。利用特殊设计的富集检测装置,富集后的铅离子不经洗脱而直接在线进行漫反射近红外光谱的测量。采用多元散射校正(MSC)对光谱进行校正后,利用偏最小二乘方法(PLS)建立铅浓度与近红外光谱之间的线性模型。经MSC校正后,铅浓度与近红外光谱有很好的线性关系,单个波长吸光度与浓度之间的线性相关系数最高可达0.958 8,用偏最小二乘方法建模的结果是,当隐变量数目为2时,预测误差达到最小,为0.869 7μg/mL,预测相关系数为0.958 4。     

OSC-PLS算法在近红外光谱定量分析中应用的研究

提出一种新的光谱预处理方法--正交信号校正,并将正交信号校正与偏最小二乘法相结合的OSC-PLS方法应用于固体含能材料中挥发份的定量分析.利用正交信号校正,对光谱数据进行预处理,剔除光谱矩阵中所含的各种噪声信号,将去噪后的光谱矩阵作为新的自变量矩阵,再利用偏最小二乘方法建立校正模型.结果表明:用OSC-PLS方法建立模型与用传统偏最小二乘法所建模型相比精度明显提高,这对近红外光谱分析在该领域的应用具有重要的理论意义和实际推广价值.     

基于长波近红外光谱快速无接触评估小麦籽粒含水率

利用长波近红外光谱(900～1700 nm)联用偏最小二乘(Partial Least Squares,PLS)算法快速评估小麦水分含量。通过采集7个不同品种小麦籽粒(百农201、百农207、百农307、百旱207、AK-58、冠麦1号、周麦18)的近红外反射光谱信息,经高斯滤波平滑(Gaussian Filtering Smoothing,GFS)、多元散射校正(Multiplicative Scatter Correction,MSC)和标准正态变量变换(Standard Normal Variable Correction,SNV)三种预处理后,分别利用偏最小二乘法(Partial Least Squares,PLS)挖掘光谱信息与小麦水分之间的定量关系。结果显示,经GFS预处理的近红外光谱(100个波长)构建的全波段PLS回归模型(F-PLS)的预测相关系数(RP=0.927)、预测误差(RMSEP=1.596%)和鲁棒性(ΔE=0.064)均优于另外两种光谱。采用Regression coefficient算法筛选最优波长优化F-PLS模型,以提高预测效率。结果显示,从GFS预处理光谱筛选的29个最优波长构建的O-PLS回归模型预测精度及鲁棒性均较好(R_P=0.909,RMSEP=0.229%,ΔE=0.078)。本试验表明,利用长波近红外光谱技术来快速无接触评估小麦籽粒含水率的潜力巨大。     

基于可见/近红外光谱技术的新鲜茶叶叶片含水率快速测定

提出了利用可见/近红外光谱技术检测新鲜茶叶叶片中含水量的方法.首先采集350~2500nm波段范围内177个新鲜茶叶叶片的光谱反射率信息,作为X变量.将不同预处理后的光谱数据建立偏最小二乘(partial least squares,PLS)模型,再利用回归系数法(regression coefficients,RC)提取全波段光谱中的特征波长并建立基于特征波长的预测模型.结果显示,利用全谱段光谱信息建立的模型中,未经预处理建立的模型最优,建模集和预测集中决定系数(coefficient of determination,R~2)分别是0.9039和0.8856,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别是0.0092和0.0120,剩余预测偏差(residual predictive deviation,RPD)是2.9659;基于特征波长的模型中,也是未经预处理建立的模型最优,建模集和预测集中R~2分别是0.9070和0.8199,RMSE分别是0.0107和0.0151,RPD是2.3701.结果表明,可见-近红外光谱技术结合特征波长提取进行新鲜茶叶叶片中含水率检测是可行的.     

基于改进遗传算法的区间光谱特征波长变量选择方法

为提高土壤养分近红外光谱预测模型的鲁棒性和预测精度,提出一种基于改进遗传算法的近红外区间光谱特征波长变量选择方法.利用土壤速效磷近红外光谱全光谱波长变量纯度梯度的正负变化次数将全光谱划分为多个波长间隔,以偏最小二乘回归模型(PLS-R)输出的变量投影重要性系数(V_(VIP))大于1作为提取准则,提取对土壤养分预测目标量解释性较强的波长间隔,并合并成一个区间光谱.建立区间光谱特征波长变量(FWV)PLS-R模型,利用改进遗传算法选择PLS-R的均方根误差为最小对应的FWV为最优FWV.试验结果表明:该方法在区间光谱选择最优FWV,能提高回归模型的鲁棒性和预测精度,简化模型结构;改进遗传算法采用一种改进的实数编码差分变异算子,扩大了全局最优解搜索空间,提高了收敛速度.     

基于人工蜂群波长优选和残差增广的近红外光谱定量模型研究

提出一种基于人工蜂群(artificial bee colony,ABC)算法的光谱波长优选和残差数据增广回归算法的近红外光谱定量模型.以勾兑果汁中苹果汁原汁含量的近红外光谱数据为基础,对原始光谱数据进行预处理,通过人工蜂群算法优选光谱波长变量,采用优选出的波长变量建立近红外光谱浓度残差增广的最小二乘回归(concentration residual augmented classical least squares,CRACLS)模型.将ABC波长优选后建立的CRACLS模型与全光谱建立的CRACLS模型,遗传算法(genetic algorithm,GA)波长优选后建立的CRACLS,ABC波长优选后建立的PLS模型,全光谱建立的PLS模型,GA波长优选后建立的PLS模型进行比较.实验结果表明,ABC-CRACLS模型的校正集的Rc值为0.999 8,RMSEC值为0.000 9,预测集的Rp值为0.999 1,RMSEP值为0.012 1,均优于其它几个模型.因此提出的人工蜂群算法能够有效地处理好波长变量的优选问题,并且CRACLS模型取得良好的预测结果.     

近红外光谱-系统聚类法快速测定煤炭品质

采用偏最小二乘法对95个煤炭样品的近红外光谱数据进行处理,并提取主成分.将提取的主成分与煤炭的发热量、灰分、挥发份、含硫量和全水分共同作为变量,进行系统聚类分析.将样品数据聚类为4组,同时剔除异常样本.对聚类后的各组数据采用多元散射校正、二阶导数、诺里斯导数平滑进行预处理,建立偏最小二乘定量分析模型.采用逐步筛选法,求得以发热量为变量的Bayes判别函数,交互验证结果表明判别函数稳定性良好.对未知样品发热量、灰分、挥发份、含硫量和全水分预测的决定系数分别达到0.992、0.927、0.938、0.778、0.978,说明模型预测性能良好.     

不同焙火温度对红茶中茶红素的影响及近红外预测模型的建立

试验通过设定不同温度对红茶进行烘焙处理,研究其茶红素的变化.运用标准正态变量变换(SNV),SG平滑求导,多元散射校正(MSC),均值中心化对所得近红外光谱进行预处理,运用偏最小二乘法(PLS)进行建模,所得模型的相关系数达到0.993,说明建模效果较好.     

便携式光谱仪对樱桃糖度检测的研究

利用600~1 100 nm波段的便携式可见-近红外光谱仪,以烟台大樱桃为研究对象,进行了樱桃糖度可见-近红外光谱的特征提取的实验研究.利用小波滤波对樱桃可见-近红外光谱进行预处理,运用偏最小二乘回归法建立了樱桃糖度的定量分析模型,并对模型进行了验证.实验结果显示:樱桃中糖度的可见-近红外光谱校正样本集的相关系数(R)为0.939 6,校正均方根误差为0.138 2;预测样本集的相关系数(R)为0.907 4,预测均方根误差为0.149 2.结果表明:利用便携式可见-近红外光谱技术在600~1 100 nm范围内检测樱桃糖度是可行、可靠的,为樱桃内部品质的野外在线检测提供了理论依据.     

基于高光谱技术的牛肉-猪肉掺假检测

利用高光谱技术建立一种牛肉-猪肉掺假的快速无损检测方法.通过对样本集进行划分、光谱预处理以及特征波长的选择,建立了全波长和选择波长的掺假定量检测模型.结果表明:基于基线校正光谱预处理所得的偏最小二乘回归(PLSR)预测模型最优,其交叉验证决定系数R2CV=0.97、预测决定系数R2P=0.98,均方根误差RMSECV=5.20%、RMSEP=4.23%.此外,用回归系数法优选5个波长点作为特征波长进行建模,所得模型与全波长模型相比,具有变量少、结构简单、性能更优等优点.     

近红外光谱在印刷品颜色检测中的应用

为了对印刷品颜色进行快速、准确检测,应用近红外光谱技术(NIR)并结合偏最小二乘法(PLS)建立印刷品颜色检测模型.对近红外光谱获取的144个样本光谱曲线,应用主成分分析方法进行降维,维数为5.选取的主成分作为光谱优化特征子集以替代原来复杂的光谱数据.随后,将144个样本数据随机分为定标集和预测集,利用偏最小二乘法在103个定标集样本数据基础上建立印刷品颜色预测模型,应用此模型对41个预测集样本颜色进行预测.研究结果表明:利用PLS模型得到样本的实测值和预测值之间的预测决定系数(R~2)为99.74%,预测平均相对误差为0.636%,表明利用近红外光谱技术检测印刷品颜色是可行的.     

高光谱成像技术快速预测冷鲜鸡胸肉的嫩度

本试验研究了基于近红外(900~1700 nm)高光谱成像技术快速预测不同冷藏时长(0~6天)的鸡胸肉嫩度.通过对原始光谱信息进行S-G卷积平滑及Baseline基线校正预处理,并采用偏最小二乘回归算法(PLSR)构建光谱信息与嫩度参考值之间的定量关系.结果显示,全波段原始光谱及预处理光谱构建的PLSR校正模型和预测模型相关系数R均大于0.90,预测效果良好.经回归系数法,从原始光谱、S–G卷积平滑预处理光谱及Baseline基线校正预处理光谱中分别筛选出20、20和19个最后波长,构建优化的RC-PLSR模型,预测相关系数分别为0.91、0.89及0.93,均方根误差分别为2.33、2.45及2.03.相比之下,经S-G卷积平滑预处理构建的PLSR模型和RC-PLSR模型预测效果均最优.研究表明,近红外高光谱成技术结合PLSR可实现对鸡肉嫩度的快速无损预测.     

巴戟天药材中耐斯糖含量近红外光谱测定方法的建立

目的建立巴戟天药材中耐斯糖含量的近红外光谱测定方法。方法用高效液相色谱法测定114批巴戟天药材中耐斯糖含量,采集近红外光谱后,运用多元散射校正法,结合最小偏二乘法建立巴戟天耐斯糖含量的定量模型。结果建立的耐斯糖近红外光谱定量模型,内部交叉验证决定系数为0.979 1,校正标准偏差为0.909 0,预测标准差为0.909 0,交叉验证的标准偏差为1.093 0。结论该含量测定近红外光谱模型稳定、准确适用于巴戟天药材中耐斯糖的含量测定。     

基于高光谱成像技术的水稻叶片SPAD值及其分布问题研究

高光谱成像技术在快速无损检测植物叶片叶绿素含量上得到越来越广泛的应用.运用SPAD仪可同期获得叶片的叶绿素含量.以水稻叶片为研究对象,首先采集水稻活体植株至培养皿,利用SPAD502叶绿素计采集叶片的SPAD值,最后使用高光谱成像仪采集水稻叶片的高光谱影像.运用不同的植被指数和偏最小二乘法分别对SPAD值进行回归分析.结果显示,偏最小二乘回归模型精度较高且较为稳定.根据最佳预测模型反演叶片上任意像素的SPAD含量,通过伪彩色配色即可得到水稻叶片SPAD分布图像.该方法为研究水稻植株的生长状况提供了更为具体的数据资料,为水稻的产量估测和病害预警提供了新的依据和方法.