三维荧光光谱技术及平行因子分析法在绿茶分析及种类鉴别中的应用

提出了一种绿茶成分分析和种类鉴别的新方法。利用FS920荧光光谱仪测量得到国内生产的26个绿茶样品的三维荧光光谱矩阵(EEMs),建立了不同种类绿茶在特定范围内(激发波长为300～550 nm,发射波长为310～750 nm)的三维荧光光谱图和等高线光谱图。采用平行因子分析法(PARAFAC)计算得到绿茶的3因子激发-发射光谱轮廓图和样品因子投影得分图。通过因子光谱特征分析确定绿茶的三种主要成分(茶多酚、黄酮醇及叶绿素);通过三维荧光光谱图和等高线光谱图的图谱特征和样品因子投影得分图的分析,证实三维荧光光谱技术和平行因子分析法对绿茶进行成分分析和种类鉴别,是一种高效、精确的方法。     

激光诱导荧光装置用于海水可溶性有机物测量

水体可溶性有机物（也叫黄色物质,CDOM）,直接影响水体光学特性和遥感光谱特征,在水体生态系统、光学遥感、海洋碳循环中都发挥重要的作用。针对现有水体黄色物质（CDOM）常规测量需要对水样进行过滤等耗时耗力预处理过程,研制了一种水体黄色物质快速测量的可用于实验室及野外分析的激光诱导荧光仪,该仪器集成了405 nm激光激发、高光谱接收和特征荧光光谱解析技术,使得激光雷达能够从各种成分的叠加信号中分离和确认出特定组分。此外,在实验室测量和分析了温度对于CDOM荧光光谱的影响,并提出了一种荧光数据的温度校正算法。该仪器在中国东海2013年4月的测量结果与常规仪器测量结果具有显著的相关性（R2=0.83）,揭示了激光诱导荧光技术在CDOM实时监测上的应用潜力。     

基于Sentinel-2遥感数据的上海市河道水质参数反演研究

由于上海市河湖水网密布,科学有效地监测河湖水质,有利于巩固河湖治理成果,为新形势下水资源的保护和管理服务。研究目的是实现卫星遥感技术在城市水体水质监测中的有效应用。基于Sentinel-2多光谱影像,采用机器学习技术建立了城市河流水质参数反演模型,对2019~2021年上海市103条河流的溶解氧(Dissolved Oxygen, DO)、高锰酸盐指数(Permanganate index, CODMn)、氨氮(Ammonia Nitrogen, NH3-N)和总磷(Total Phosphorus, TP) 4种水质参数进行了遥感反演。分析了上海市主要河流水质参数的时空变化特征,并对上海市水环境进行了评价。结果表明,DO、CODMn和TP三个水质指标的反演精度优于80%,NH3-N的反演精度优于70%;4种水质参数所属水体类别均优于V类;第一、第四季度水质优于第二、第三季度。     

三维荧光光谱技术结合PLSR在鸭肉中西维因残留检测的应用

根据西维因水解物具有强荧光的特性,提出了利用三维荧光光谱技术结合偏最小二乘回归(PLSR)法测定鸭肉中西维因的残留含量。通过对样品的二维等高线光谱图分析,发现鸭肉和西维因的特征峰能明显区分开,在西维因-鸭肉体系中两者波峰分别位于300/365 nm和320/460 nm,再利用PLSR法建立鸭肉中西维因残留含量预测模型,其预测集中真实值与预测值的决定系数R2和均方根预测误差值Prms分别达到0.9883和3.103。结果表明三维荧光光谱技术结合PLSR法可用于鸭肉中西维因残留的测定,具有快速检测和预测精度高等优点,为鸭肉中农药残留检测提供了一种有效的手段。     

黄浦江不同水质指标的光谱响应模型比较研究

对黄浦江全河段进行了光谱反射率和典型水质参数的同步测量,测量的水质参数包括总磷(TP)、总氮(TN)、溶解氧(DO值)、高锰酸盐指数(CODMn)、化学需氧量(CODC r)、五日生化需氧量(BOD5)、悬浮物浓度(TSS)、浊度(Turb)和氨氮(NH3-N)共9个水质指标,分析了9个水质指标之间的相关关系.研究了单波段归一化反射率与各水质指标的线性关系模型.结果表明,单波段光谱反射率与除氨氮和化学需氧量2个水质指标之外的其余7个水质指标有较好的相关关系,光谱反射率的比值与水质指标的相关性得到一定提高,与氨氮和化学需氧量2个水质指标的相关系数也大于0.5.     

浮游植物分布对强台风尼格的响应

研究调查了Ekman流对浮游植物生态动力过程的驱动机制。采用新的光学遥感算法提取浮游植物光学有效信息。该算法结合了近红外波段的浮游植物荧光信号以及可见光部分的弹性散射的辐射传输模型,通过两次迭代优化算法,提取浮游植物光学信号。采用辐射传输软件Hydrolight对海水水下光场进行了数值模拟,并结合新算法对模拟数据进行了对比分析。结果表明,新算法较好地表征了浮游植物叶绿素光学参数。利用MERIS光学遥感数据并结合了动力学参数,利用该算法分析了强台风尼格对我国海域浮游植物分布的影响。研究结果表明,Ekman流是我国海域浮游植物分布异常的原因之一。     

三维荧光光谱结合PARAFAC和GA对中国白酒品牌的鉴别

为了实现对中国白酒品牌的有效鉴别,在比较了不同品牌白酒三维荧光光谱特性的基础上,采用平行因子方法(PARAFAC)结合遗传算法(GA)获得训练样本和测试样本的浓度得分。同时利用支持向量机(SVM)方法建立中国白酒的鉴别模型,预测准确率为97.5%。PARAFAC分解得到的三个组分的浓度得分,在一定程度上反映了品牌之间的差异。PARAFAC与GA算法的有效结合为未知样本的鉴别提供了一种快速准确的方法。研究结果表明,PARAFAC-GASVM的鉴别模型具有更强的预测能力,该方法能够有效提取白酒的特征光谱信息,同时又大大降低了SVM输入变量的维数。研究结果为中国白酒的鉴别提供了一种新的思路。     

高光谱成像技术对牛肉水分含量及分布的快速检测

利用可见/近红外高光谱成像技术对牛肉水分含量 及分布进行快速检测。采用可见/ 近红外高光谱成像系统(400000 nm)采集150个黄牛肉样本的高光谱图像,利用ENVI软件 提取样本感兴趣区域(ROI)并计算平均光谱值;对原始光谱数据进行预处理并利用连续投 影算法(SPA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)和无信息变量消除算法(UVE)进行特征 波长提取,建立基于不同特征波长的偏最小二乘回归(PLSR)模型,进而优选牛肉水分含量 预测的最优模型。通过蒙特卡罗交叉验证法剔除26个异常样本值;经卷积平滑(Smoothing - SG)法预处理后的原始光谱数据所建PLSR模型效果较好,其校正集决定系数(R²c)与预测集 决定系数(R²p)分别为0.817、0.850;利用CAR S、SPA、UVE法分别优选出12、27、27个特征 波长;对比基于全波段光谱与特征波段光谱所建PLSR牛肉水分预测模型的优劣,结果显示基 于CARS-PLSR法建立的牛肉水分预测模型效果最好,其R²_c 、R²p值分别为0.814、 0.750,校 正集均方根误差(RMSEC)与预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.477、0.555;最后,利用CARS -PLSR模型计算牛肉样本每个像素点的水分含量并利用伪彩色图对牛肉样本水分分布进行可 视化分析,进而实现牛肉水分含量的快速检测及分布的可视化表达。该研究结果可为黄牛肉 水分含量的快速检测提供理论支撑。     

支持向量机无损测量组织光学参数的研究

本文研究了新近发展的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)算法用于无损确定组织光学参数的特性和规律。利用蒙特卡洛模拟的样本数据系统研究了训练集样本数量对SVM预测精度的影响,在训练样本数为15的条件下,对μs',μa预测误差仅为1%、5%。实验研究了基于CCD测量的漫反射光和SVM算法确定组织模拟液光学参数的可靠性与精度。结果表明,支持向量机能够实现对光学参数的准确测量,结合CCD技术可应用于实际确定生物组织光学参数。     

基于高光谱图谱融合技术的宁夏滩羊肉嫩度检测方法研究

利用可见/近红外高光谱图谱融合技术对宁夏滩 羊肉嫩度检测进行研究。通过高光谱系统(400～1000nm)采集了128个滩羊肉图像,对原始光谱结合偏 最小二乘回归(PLSR)模型进行多种光谱预处理研究,优选出S-G卷积平滑预 处理方法,采用PLSR的加权β系数提取9个特征波长,对比分析 全波段与特征 波长下的PLSR模型;同时提取出与羊肉嫩度相关的4个图像特征参数,建立基 于图像特征的多元线性回归(MLR)模型;在此基础上,融合特征波长与表面脂肪分布图像特 征 参数建立了羊肉嫩度的PLSR模型。结果表明,采用单一光谱数据下S-G卷积平 滑预处理结合特征波长建立的PLSR模型取得了较好预测效果,基于图谱特征 变量融合的PLSR模型相比于单一光谱模型效果更佳,预测集的相关系数和预测 均方根误差(RMSEP)分别为0.89和0.73,表明本文提出的方法 进行羊肉嫩度定量检测是可行的。     

边缘学科分支最新动向

TNse051,TP399 95051296理想X射线血管造影像的自适应采集/刘济林,高春鸣,阮苏苏,顾伟康(浙江大学)11中国生物医学工程学报二1995,14(2)一178~181 文中提出了理想X射线血管造影像的自适应采集方法,分别在实验室里和医院里用所研制的数字造影装置进行了临床实验,得到了满意的效果.图3参义北) 讨论了用Hopneld优化网络解决DO人估计问题方法的有效性和正确性.文中主要分析‘把DOA估计做为一个优化问题映射到神经网络上.这一方性的有效性和正确性‘图2参9(文)TN一051,TP399 95051297评价心脏功能的人工神经网络方法/秦明新,曹彤,鲍洪涛、…     

光电子技术

TNZ 02050082光电子材料光学参数的无损检测/连洁,魏爱俭,李佳秋,王青圃,张淑芝,张晓阳(山东大学)jI光学技术一2001,27(5)一466一468利用消光式椭圆偏振光谱法,在室温下可见光区对光电子材料稼锢磷的光学参数进行了测量,得到该材料的折射率和吸收系数随光子能量的变化关系曲线,并对结果进行了分析和讨论,给出了稼锢磷带隙的位置.图4参6(木)TN204,TN929注02050083丫Valk一off型单级偏振无关光隔离器性能分析/吴福全,张波,赵秋玲,储金民(曲阜师范大学激光所)11曲阜师范大学学报(自然科学版).一2002,28(1)一50一55主要对认龟Ik一。ff型单级…     

边缘学科分支最新动向

TN一051 00031658流动细胞荧光和DNA含t分析/王振亚(中国科学院安徽光机所)11光电子技术与信息.一1 999,12(4),一1一6流式细胞计是现代细胞学研究的重要工具.利用流动细胞荧光测量技术可以获得细胞数量和DNA相对含量关系曲线,探索细胞DNA含量和人类肿瘤预测之间的关系.图3参7(许)含量均显著低于其它组.结果表明低频脉冲磁场对小鼠的自由基影响较大并存在一定的窗口效应区.表1参7(木)TN一051,TP391.42 00031659眼底病灶的计算机图像识别及临床应用可靠性测试/周浩,李云岗,周韵秋,施鹏飞,蔡季平,王志英(第二军医大学)11生物医学工程学杂…     

光电子技术

TN204,TN24 01040141光学偏振器的t子逻辑功能/张登玉,郭萍(衡阳师范学院)jI激光杂志.一2000,21(5).一22一23光子的水平偏振态和竖直偏振态作为两种基本量子状态.利用光学偏振器实现量子非操作、量子异或操作的逻辑功能,分析偏振器在构造量子To而h门和量子Fredkin门中的作用.图6参10(木)能和新颖的光学性能,引起了人们的很大兴趣,很多C60功能高分子已被合成出来.在这篇论文中,作者使用有机金属催化剂制备了C6o含量分别为4 .6 wt%和9.5 wt%的高分子共聚物.使用傅立叶红外光谱、核磁共振光谱、凝胶渗透色谱和电子吸收光谱分另U表征了聚合…     

光电子技术

TN204.1 95030130KN七0,:Rb晶体生长及其快速光折变响应特性/沈德忠,马笑衍,陈炯尧,张宇衡.叶伯琦〔人工晶体研究所)11人工晶体学报一1994,23(4)一249~254 光折变材料要在光学信息处理、光计算领域得到实质性的应用,一个至关重要的要求是这类材料要有足够快的响应速度.为进一步探索KNb03晶体的快速光折变响应特性,生长了KNb。犷Rb晶体.该晶体的藕合常数在3~4之间,具有相当快的响应特性.图4参7浦)TP381 95030135一种利用碱卤晶体F:心实现可擦除光存储的新方法/冯志萍,王存达,杜一兵,万良风(天津大学)11人工晶体学报一1994,23(4)一309~3…     

计算机在电子学方面的应用

TP39 2003041934利用VC++编程实现防火培数据包过滤/昊金龙(华侨大学)11华侨大学学报(自然科学版)一2003,24(l)一92一97随着计算机网络深入社会、经济、国防、科技与文教等各个领域,计算机系统的安全问题正变得日益复杂和突出,资源共享和网络分部更增加了网络收到威胁和攻击的可能性,于是基于包过滤加状态检测的防火墙系统成为保护网络安全的工具‘文中介绍一种集数据包过滤、日志、代理服务于一体的复合型防火墙系统,着重论述利用VC十+编程技术实现数据包过滤的软件方法.图3参3(木)TP39,TN918 2003041935计算机网络安全系统设计/高常波…     

中国大陆地区多源降水产品的适用性分析

基于地面观测数据对中国大陆地区2008—2017年全球降水计划多卫星降水联合反演(IMERG)数据集、 中国逐日网格降水量实时分析系统(CGDPA)数据集和中国1 km分辨率逐月降水量(TP1 km)数据集进行系统地评价与分析,进一步利用加权最小二乘法作为数据筛选器对上述多个降水数据集进行优化重建.重建后的数据集在中国...     

遥感、遥测、遥控

TP72007021846非色素物质吸收光谱拟合方法比较/曾银东,商少凌,吴璟瑜,胡传民,李炎(厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室)//厦门大学学报(自然科学版).―2006,45(3).―388～392.有色溶解有机物质(CDOM)与非色素颗粒物质的吸收皆有随波长增高而类指数函数递减的特征,二者统称非色素物质吸收,其光谱斜率S是海洋水色遥感半分析算法中的一个重要参数。该文基于现场实测数据,比较3种获取该参数的拟合方法,结果表明,增加背景参数K的非线性方法能够有效校正长波段散射的影响,与利用自然对数-线性方法以及一般非线性方法(不含背景参数K)比较…     

基于BP神经网络的丹江口库区水质指标预测

为掌握丹江口库区水质未来的变化趋势以及预防污染事件的发生,建立了一个水质指标的预测模型.利用库区某断面自动检测站的水质指标实测参数作为学习样本,选取化学需养量(COD)、生化需养量(BOD)、pH值、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、总氮(TN)等指标作为预测参数,运用Levenberg-Marguardt优化算法对学习样本进行优化,建立基于反向传播(BP)神经网络的预测模型并应用于丹江口库区水质指标.结果显示,实际检测值与预测值相对误差小于7%,该模型具有良好的可行性和有效性.     

基于激光拉曼光谱的橄榄油掺伪定量检测

采用便携式激光拉曼光谱仪对208个特级初榨橄榄油(EVOO)掺伪亚麻籽油(FSO)样品进行拉曼光谱扫描，结合主成分分析(PCA)和偏最小二乘回归(PLSR)分析方法实现了EVOO掺伪FSO的定量检测研究。开发了偏最小二乘回归校准模型，并在内部(使用交叉验证、留一法)和外部(使用独立样本集)进行验证。采用预测值与真实值之间的相关系数(R²)、均方根误差(RMSE)及相对分析误差(RPD)这3个参数对系统的预测性能进行评价。研究试验表明，该系统的预测均方根误差为2.31%,预测集相关系数为0.995;交叉验证均方根误差为2.24%,交叉验证集相关系数为0.995,同时得到该系统的相对分析误差为14.19。结果显示该系统在EVOO掺伪FSO定量检测方面具有优秀的预测性能，使用该系统可以对EVOO掺伪进行简易、快速、无损定量检测。