基于变量选择的小麦粗蛋白含量近红外光谱检测

小麦粗蛋白含量是其品质评价的重要指标,为探讨基于选择的短波近红外光谱变量定量判别小麦籽粒粗蛋白的可能性,采集了52份小麦籽粒样本,用湿化学方法分析其粗蛋白含量,获取其900~1700nm波段的光谱,进而利用该光谱进行预处理方法的优化研究及小麦籽粒蛋白敏感变量的优选研究,以偏最小二乘的方法建立了基于短波近红外光谱的小麦籽粒蛋白定量模型。结果表明：多元散射校正和小波变换结合是短波近红外光谱定量判别小麦籽粒粗蛋白含量较优的预处理方法;利用200次竞争性自适应重加权变量优选的统计结果,优选出1028、1158、1199、1367、1407、1445、1478、1494、1550、1584、1661、1686nm 12个变量为小麦籽粒蛋白敏感变量,占全谱的2%,该方法可稳定、高效地优选光谱变量,降低水分对模型的影响;结合预处理优化及变量优选建立偏最小二乘模型,模型预测决定系数和预测均方差分别为0.961和0.369。可见优选的短波近红外光谱变量可用于定量判别小麦籽粒粗蛋白含量。     

分级评价指标优化玉米近红外光谱定性分析模型研究

验证了种间的相对距离这一评价指标优化玉米近红外光谱定性分析性能的有效性。首先,对A、B两组实验数据使用相关性、欧氏距离和熵3种常用方法计算原始光谱、预处理后的光谱和特征提取后的光谱数据的种间相对距离,并与每一步得到的正确识别率进行对照分析,得到欧氏距离是一种有效的计算方法。最后,对实验数据C采用欧氏距离方法计算数据处理每一过程的种间相对距离,经过对预处理算法的调整,种间相对距离由0.6582增大到了1.2972,正确识别率由40.86%提高到了70.08%;通过对特征提取算法的优化,种间相对距离由1.3102增大到了2.4910,正确识别率由68.32%提高到了93.27%。通过该评价指标对数据分析过程的评价结果可以看出,正确识别率显著提高,使模型得到了优化。     

基于TrAdaBoost算法的近红外光谱模型传递研究

随着近红外光谱检测仪种类的增多,不同仪器间的校正模型存在无法共享问题,可利用模型传递解决.以食用油为研究对象,在主机上建立油酸质量比的极限学习机校正模型,利用迁移学习中的TrAdaBoost算法把主机模型传递到从机上,探讨标准化样品数量对模型传递效果的影响,并与直接标准化算法、缺损数据重构算法和极限学习机自编码器的模型...     

食用油酸值与过氧化值近红外光谱模型转移研究

在使用近红外光谱技术进行食用油酸值与过氧化值检测时,仪器制造与检测环境的差异导致不同仪器建立的校正模型无法共享。为解决食用油酸值与过氧化值模型转移问题,使用125个食用油样本于主机建立偏最小二乘校正模型,采用光谱空间转换法进行模型转移,并与斜率/截距算法、直接标准化算法、分段直接标准化算法、极限学习机自编码器算法进行对比。结果表明,采用光谱空间转换法进行模型转移后,验证集酸值与过氧化值的预测均方根误差分别从0.583 6 mg/g和15.801 0 mmol/kg降低到了0.167 0 mg/g与9.989 3 mmol/kg,说明光谱空间转换法可以有效应用于食用油酸值与过氧化值间的模型转移,使不同仪器之间实现模型共享,这对于近红外光谱应用于食用油品质快速检测具有实际意义。     

基于无参数高效算法的近红外光谱模型传递研究

模型传递可解决不同近红外光谱仪间多元校正模型无法共享的问题。以食用油为研究对象,对其酸值和过氧化值模型进行传递分析。在主机上建立偏最小二乘多元校正模型,利用无参数高效模型传递(PFCE)算法中NS-PFCE无标样算法和FS-PFCE有标样算法分别实现模型传递,探讨了标准化样品数量对模型传递效果的影响。并与经典的3种有标样传递算法和2种无标样传递算法进行对比。结果表明,经NS-PFCE无标样传递后,从机酸值与过氧化值预测集均方根误差分别从0.613 mg/g和16.153 mmol/kg下降到0.275 mg/g和9.523 mmol/kg;而经FS-PFCE有标样传递后,从机酸值与过氧化值预测集均方根误差分别下降到0.274 mg/g和8.945 mmol/kg。且随着标准化样品数量的增加,经PFCE算法传递后预测集均方根误差越低。无参数高效模型传递算法联合应用单一的无标样算法和有标样算法两种传递方式,增强了传递模型的适应性和包容性,同时有效地降低主机光谱与从机光谱之间的差异,实现了不同光谱仪间校正模型的共享。     

茶叶中低含量氨基酸近红外光谱定量分析模型研究

应用近红外光谱分析方法对茶叶中游离氨基酸进行定量分析。连续小波导数(CWD)和标准正态变量变换(SNV)用于光谱预处理;偏最小二乘回归(PLSR)方法用于校正模型构建;采用蒙特卡洛无信息变量消除(MCUVE)方法和连续投影算法(SPA)对建模变量进行优化。结果表明,CWD-SNV方法可以有效地提高茶叶光谱质量,消除光谱的平移误差;基于MCUVE-SPA的变量筛选方法极大地改善了模型的精度,实现了建模变量的有效压缩,模型的预测相关系数(Rp)和预测均方根误差(RMSEP)分别由0.851和0.117改善为0.895和0.107,建模变量由4 148减小为18;当氨基酸百分含量大于0.1%时,近红外光谱结合化学计量学方法可以得到较优的定量分析模型。为茶叶中低含量氨基酸的分析提供了一种快速简便的分析方法。     

基于CARS-PLS的食用油脂肪酸近红外定量分析模型优化

采用CARS波长变量挑选方法优化建模,对食用油中4种主要脂肪酸（棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸）进行近红外定量分析。应用预测浓度残差法剔除奇异样本后,对样品集光谱进行标准化预处理,通过CARS优选出的波长变量分别建立4种脂肪酸的偏最小二乘法（PLS）模型。与采用OPUS软件自动优化建模相比,CARS法所建模型的决定系数（R2）、交叉校验均方根误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)都优于后者所建模型。CARS法有效地简化了模型,且所挑选出的特征波长较少。     

基于OC-SVM和近红外光谱的秸秆固态发酵进程监测

利用近红外光谱技术结合一类支持向量机( OC - SVM)快速监测秸秆蛋白饲料固态发酵进程.首先获取发酵物样本在10000 ～4000cm-1波数范围内的近红外漫反射光谱并对其进行主成分分析,提取前7个主成分因子作为模型的输入变量,然后运用OC - SVM算法建立判别模型.在模型建立过程中,采用交互验证的方法优化OC - SVM模型的相关参数.实验结果表明,在相同的条件下,OC - SVM模型在处理失衡训练样本的问题上明显优于SVM模型,当训练集中目标类和非目标类样本数比为1∶8时,OC - SVM模型在验证集中的正确判别率达到85％.     

葡萄酒发酵过程主要参数近红外光谱分析

用近红外光谱结合化学计量学方法对葡萄酒酒精发酵中葡萄糖、果糖、乙醇和甘油4个指标进行了定量分析,化学指标的测定采用高效液相色谱法.通过对近红外数据进行筛选、变量标准化等预处理,比较了主成分回归和偏最小二乘回归定量分析的模型质量,以决定系数、校正均方根误差、预测均方根误差为模型质量的评价指标.通过比较发现,对于葡萄糖和果糖,主成分回归与偏最小二乘回归的预测精度相当;对于乙醇,主成分回归预测结果较优;对于甘油,偏最小二乘回归的预测结果要优于主成分回归.主成分回归所采用的成分数要多于偏最小二乘回归,但二者都可以用于上述4种成分的定量分析,其预测精度也相近.     

光谱预处理在农产品近红外模型优化中的应用研究

在农产品品质的近红外光谱分析中,光谱预处理方法的选择直接影响所建品质模型的稳健性和准确性.为此,使用132个小麦样品的近红外光谱集为例,分别对于原始光谱集和添加不同比例高斯白噪声的光谱集建模,比较了几种常见的光谱预处理方法(小波消噪、光程校正、导数、基于遗传算法的谱区挑选、正交信号校正)对建模的影响.从实例中得出:在光谱信号较好的前提下,谱区挑选是首选的预处理方法;矢量归一化预处理能够比较有效地去除高斯白噪声;在噪声较大的情况下,预处理方法组合明显提高了模型的质量,但是组合顺序还有待于进一步研究.     

基于RSM和BP—AdaBoost—GA的红茶发酵性能参数优化

为明确自行设计的滚筒式红茶发酵机性能参数,以无量纲化的综合评分为发酵品质评价指标,采用响应面法和基于改进型神经网络的遗传算法(BP-AdaBoost-GA)对影响发酵品质的3个因素(发酵温度、发酵时间、翻拌间隔)进行优化,并对2种方法的优化效果进行比较。结果表明,各因素对发酵品质的影响重要性顺序为:发酵温度、翻拌间隔、发酵时间;采用响应面法优化,当发酵温度、发酵时间、翻拌间隔分别为25℃、150 min、20 min时,综合评分预测值和实际值分别为0.863和0.856,相对误差为0.8%;而采用BP-AdaBoost-GA优化,当发酵温度、发酵时间、翻拌间隔分别为27℃、170 min、25 min时,预测值和实际值分别为0.871和0.868,相对误差为0.3%;BPAdaBoost预测模型的决定系数和相对分析误差分别为0.994和18.456,高于响应面法的0.988和9.577,且预测均方根误差较低,为0.017。在红茶发酵工艺的参数优化中,采用BP-AdaBoost-GA方法能比响应面法更好地拟合模型,以及在全局变量范围内推导最优发酵条件。     

皇冠梨糖度可见/近红外光谱在线检测模型传递研究

在水果内部品质检测分级实际生产中往往存在多通道测量,由于仪器不同或加工精度不同而存在多通道间检测模型不具通用性问题,应用多种模型传递方法研究了在线检测条件下两个不同可见/近红外光谱仪间的皇冠梨糖度预测模型传递及预测比较分析。结果表明:从仪器的光谱数据经直接校正算法(DS)和基于平均光谱差值校正的DS算法(MSSC-DS)转换后用于主仪器所建模型的预测结果相对较好,预测均方根误差小于0.5°Brix,可以满足实际生产。但通过模型转换后的预测结果均比利用从仪器数据直接建模的预测结果要差(预测均方根误差为0.381°Brix),因而在实际生产中,需要从成本和分级精度的要求来考虑选择建模的方式。     

基于CARS算法的脐橙可溶性固形物近红外在线检测

采用可见/近红外光谱在线检测装置进行赣南脐橙可溶性固形物含量在线检测模型优化研究。样品以5个/s的速度运动,采集可见/近红外漫透射光谱。光谱经过预处理后,分别应用向后区间偏最小二乘法（BiPLS）、遗传算法（GA）和正自适应加权算法（CARS）筛选特征变量,并通过外部验证评价PLS模型预测能力。一阶微分处理后经CARS筛选特征变量建立的PLS模型预测结果最优,预测相关系数和预测均方根误差分别为0.94和0.42%。结果表明CARS算法可有效简化赣南脐橙可溶性固形物可见/近红外光谱在线检测模型并提高模型的预测精度。     

基于近红外光谱与多品质指标的苹果出库评价模型研究

富士苹果在贮藏期后熟过程中其生理特性发生变化,不适宜的贮藏会影响出库品质和售卖价格。为使贮藏期果实以较好的品质出库销售,开展对贮藏后熟苹果品质模型研究,并在此基础上对苹果出库进行评价和预测。采集了全贮藏期不同时间苹果样本的近红外光谱和品质指标(可溶性固形物含量、硬度和失重率),分析贮藏期间果实漫反射光谱和品质指标变化规律,基于波长1 000～2 400 nm范围内的漫反射光谱结合预处理和特征波长提取方法,建立贮藏期苹果品质的偏最小二乘(PLS)和带有反馈的非线性自回归(NARX)预测模型,根据行业标准确定苹果出库品质判断依据,采用基于熵权的TOPSIS法对果实出库品质进行综合评价,实现PLS对品质得分和NARX对多品质指标的预测。结果表明,在预测SSC含量、硬度和失重率时,最优模型分别为CARS-SPA-PLS、CARS-NARX和SPA-NARX,相关系数分别为0.914、0.796和0.918,均方根误差分别为0.511°Brix、0.475 kg/cm²和0.682%;在预测品质得分时,PLS模型的相关系数与均方根误差分别为0.896和0.043 4,NAR...     

基于梨枣轻微损伤的可见/近红外光谱判别研究

利用可见/近红外光谱技术对梨枣轻微损伤的分类判别建模方法进行研究。分别采用PLS-LDA(线性)和LS-SVM(非线性)建立判别模型,分析比较不同预处理方式和建模波段对模型精度的影响。结果表明:经9点平滑预处理后的短波近红外(780~1100nm)PLS-LDA模型判别效果最佳,校正集和预测集的正确识别率分别达到97.8%和96.7%。     

基于近红外光谱的花椒品质检测技术

首次提出了建立基于单籽粒红花椒的近红外光谱定量分析模型,用于花椒的挥发油含量检测。由于花椒表面的不规则性,且采用单籽粒花椒扫谱导致光谱信号差异较大,所以采用全谱分析。为此,结合异常样品剔除方法及模型优化方法,共建立了74份红花椒的挥发油近红外模型。实验表明,所建立的单籽粒花椒挥发油的近红外定标模型具有较好的稳定性和预测能力(RSD<10%,RPD>3),从而为花椒育种及品质检测提供了快速和便捷的途径。     

基于近红外光谱信息的土壤电导率预测模型研究

利用土壤含水率与近红外光谱土壤反射率和土壤电导率三者之间的关系,以土壤含水率为中间变量,间接表达土壤光谱反射率和土壤电导率之间的关系。土壤含水率与土壤光谱反射率存在指数关系,土壤含水率与土壤电导率存在线性关系,消除中间变量（土壤含水率）,得到土壤光谱反射率和土壤电导率之间的关系。以土壤水分敏感波段1450nm作为研究对象,研究土壤电导率的预测模型,分别建立指数预测模型和对数预测模型,并分别对两种模型进行验证。本文实验建模集样本72个,验证集样本48个,土壤电导率对数预测模型R2达0.80,土壤电导率指数预测模型R2达0.85,预测效果均可满足农田电导率估算,但对数模型在土壤电导率较低区间预测效果不理想,因此土壤电导率指数预测模型预测效果优于对数模型的预测效果。研究结果表明,土壤光谱反射率预测土壤电导率的方案可行,并为光谱信息预测土壤电导率提供了新思路。     

基于近红外光谱技术的南疆骏枣动态水分模型研究

本文通过建立南疆骏枣在加工过程中的快速、无损动态水分检测模型.从可预测骏枣动态水分的PLS模型中,遴选出的最佳组合为原始光谱+MSC+PLS,其中相关系数由0.6845增加到0.8778,预测残差平方和由0.0285减少到0.0178,预测标准偏差从0.0387减少到0.0298.NIR技术的使用,对于南疆骏枣在加工过...     

基于可见/近红外光谱技术的板栗产地识别

采用可见/近红外光谱分析技术对河北和安徽两个产地的板栗进行检测分级,获得板栗样品在600～1100 nm波长区间的可见/近红外光谱,采用偏最小二乘判别分析(PLSDA)进行建模,比较不同预处理方法和波长范围对PLSDA模型精度的影响.结果 显示,不同预处理方法对模型性能影响较大,一阶导数预处理在全波长范围所建PLSDA...     

基于近红外光谱分析法的奶粉品质快速检测

选择11个品牌的10多种配方奶粉,共80个样品,使用PDA型近红外光谱仪采集奶粉漫反射光谱,波长范围1 089～2 219 nm.对光谱进行了SNV、软阈小波消噪及一阶微分预处理,通过比较主成分在不同波长上的权重分布,选择不同波段建立校正模型和进行预测精度分析.结果表明,奶粉的蛋白质和脂肪的近红外光谱信息主要分布于1 100～1 400 nm和1 800～2 200 nm波段内,采用小波消除原始光谱的噪声能提高校正模型的稳定性和预测精度,可以利用PDA型近红外光谱快速检测多品牌、多类型配方奶粉中蛋白、脂肪含量.