模拟退火算法用于食醋总酸含量近红外光谱模型的波数点优选

为优选食醋总酸对应的特征波长并提高模型的预测精度,采用模拟退火算法优化窗口宽度和特征波数点,并结合偏最小二乘法建立食醋总酸光谱模型。在全国范围内收集90个不同品牌的食醋样本,用近红外光谱仪采集近红外光谱数据(波数4000～10000cm-1)和常规理化分析方法检测总酸含量。采用模拟退火算法共优选出17个总酸特征波数点,结合样本总酸含量建立偏最小二乘光谱模型,模型对应的预测集相关系数为0.9210,优于全光谱偏最小二乘法和区间偏最小二乘法对应的预测效果。结果表明,近红外光谱技术结合模拟退火算法能够快速预测食醋中总酸含量。     

基于siPLS的猕猴桃糖度近红外光谱检测

为了探寻一种快速无损检测猕猴桃糖度的方法,利用小波滤噪法对猕猴桃1000～2500nm 近红外光谱进行了预处理,并用偏最小二乘法(PLS)、区间偏最小二乘法(iPLS)和联合区间偏最小二乘法(siPLS)分别建立预测模型。结果表明,采用联合区间偏最小二乘法将光谱划分为16 个子区间,利用其中的第9、11、13 号3 个子区间联合建立的糖度模型效果最佳,其校正集相关系数和均方根误差分别为0.9414 和0.3788。预测集相关系数和均方根误差分别为0.9295 和0.3904,主因子数为7 个。研究表明,用小波滤噪和联合区间偏最小二乘法所建立的猕猴桃糖度模型不但减少建模运算时间,剔除噪声过大的谱区,而且预测能力和精度均有所提高。     

近红外光谱结合区间偏最小二乘法应用于花生油酸价的测定

采用近红外光谱法结合不同区间偏最小二乘波长筛选法建立花生油酸价的定量分析模型。采用酸碱滴定法测定花生油样本的酸价同时采集近红外光谱数据;采用区间偏最小二乘法(iPLS)、向后区间偏最小二乘法(BiPLS)、移动窗口偏最小二乘法(mwPLS)优选光谱特征区间;采用偏最小二乘法(PLS)对优选出来的谱段建立酸价的定量模型。结果表明,采用mwPLS选择的谱段建立的模型预测效果最佳,RMSECV和RMSEP分别为0.247 76和0.131 5,校正相关系数和预测相关系数分别为0.993 2和0.996 9。因此,近红外光谱结合移动窗口偏最小二乘法可以快速准确测定花生油的酸价。     

近红外光谱结合不同偏最小二乘法无损检测食醋中总酸含量

探讨了快速、无损检测食醋中总酸含量的建模方法,利用近红外光谱法分别结合间隔偏最小二乘法(iPLS)、反向区间偏最小二乘法(BiPLS)、联合间隔偏最小二乘算法(SiPLS)进行建模,对各算法在不同划分区间数及区间选择时对建立模型的影响进行比较.结果表明:BiPLS、SiPLS(2,3,4区间联合)建模效果较好于iPLS所建立的模型,其中BiPLS在选择43个子区间,5个子区间联合(3,4,6,7,16)最佳,其RMSECV和RMSEP分别为0.2876和0.2726,校正集和预测集相关系数分别为0.9343和0.938;SiPLS在选择3个区间联合,49个区间数(3、5、7区间联合)最佳,其RMSECV和RMSEP分别为0.2607和0.2802,校正集和预测集相关系数分别为0.9463和0.9371;iPLS在选择22个子区间,第三个子区间,主因子数为4时最佳,其RMSECV和RMSEP分别为0.2998和0.2977,校正集和预测集相关系数分别为0.928和0.9213.不同偏最小二乘算法所选取区域大多集中于5500～6000 cm-1范围内,证明该波数范围应该是总酸的相应特征区间.     

用遗传算法提取南疆红枣总糖的近红外光谱特征波长

本研究尝试利用近红外光谱技术测量红枣的总糖含量,针对采用偏最小二乘(PLS)法建立近红外光谱预测模型时波长筛选问题,提出用联合区间偏最小二乘法(si PLS)与遗传算法(GA)相结合的方法遗传联合区间偏最小二乘法(GA-si PLS)来提取近红外光谱特征区域和特征波长,提高模型预测精度的方法。结果表明:将全谱等分成20个子区间,用联合区间偏最小二乘法优选出4个特征子区间,在这4个子区间的基础上再用遗传偏最小二乘法继续筛选出12个特征波长。用12个特征波长建立的偏最小二成模型精度要好于全谱建立的模型,其主因子数减少了4个,预测集标准偏差(RMSECP)减少了25%,预测相关系数(RP)提高了5%。该方法选取的波长变量建立的校正模型,不仅使模型简洁、优化,而且增强了模型的预测能力。     

近红外分析技术快速检测白酒基酒中的总酯含量

采用近红外光谱分析技术,对基酒总酯进行无损检测研究.利用近红外光谱仪采集基酒样品在4000～10000 cm-1波段内的光谱数据,首先对光谱数据进行一阶导数预处理,然后采用Si-PLS组合间隔偏最小二乘法优选特征波长,最后运用PLS偏最小二乘法建立基酒总酯模型.该模型校正集的决定系数R2C为0.95,校正集的均方根误差...     

食用油油酸的近红外特征谱区挑选

为提高食用油油酸的近红外定量分析模型的预测性能,采用4种波长变量优选方法:移动窗口偏最小二乘算法(MWPLS)、间隔偏最小二乘法(i PLS)、向后间隔偏最小二乘法(Bi PLS)、组合间隔偏最小二乘算法(Si PLS),优选食用油油酸近红外光谱特征区间,建立57份食用油样本的油酸定量分析模型。试验结果表明,相较于全谱建模,4种变量优选方法都能在有效地减少建模所用的变量数的同时提高模型性能,其中采用Si PLS优选变量所建的油酸定量模型的预测性能最优,决定系数R2为0.995 0,交叉校验均方根误差(RMSECV)为1.037 2,预测均方根误差(RMSEP)为0.924 6。     

食用油油酸的近红外特征谱区优选

为提高食用油油酸的近红外定量分析模型的预测性能,采用4种波长变量优选方法:移动窗口偏最小二乘算法(MWPLS)、间隔偏最小二乘法(i PLS)、向后间隔偏最小二乘法(Bi PLS)、组合间隔偏最小二乘算法(Si PLS),优选食用油油酸近红外光谱特征区间,建立57份食用油样本的油酸定量分析模型。试验结果表明,相较于全谱建模,4种变量优选方法都能在有效地减少建模所用的变量数的同时提高模型性能,其中采用Si PLS优选变量所建的油酸定量模型的预测性能最优,决定系数R2为0.995 0,交叉校验均方根误差(RMSECV)为1.037 2,预测均方根误差(RMSEP)为0.924 6。     

基于近红外光谱的大黄鱼新鲜度评价模型

目的 探索定量评价大黄鱼新鲜度的方法。方法 在整鱼背部采集近红外光谱, 将原始光谱预处理后分别与挥发性盐基氮(TVB-N)、菌落总数建立偏最小二乘(PLS)模型、区间偏最小二乘(iPLS)模型、向后区间偏最小二乘(biPLS)模型和联合区间偏最小二乘(siPLS)模型。结果 biPLS模型的精度最高、预测性能最佳。TVB-N的biPLS模型的校正集和预测集相关系数分别为0.8371和0.7652; 菌落总数的biPLS模型的校正集和预测集相关系数分别为0.878和0.7009。结论 大黄鱼的近红外光谱信息与其TVB-N、菌落总数间都存在较高的相关性, 所建模型可以快速、无损地定量评价大黄鱼的新鲜度。     

乳粉中蛋白质和脂肪的近红外定量模型优化研究

对乳粉中蛋白质和脂肪近红外定量模型的优化进行了研究。结果表明:利用全波段光谱建立的模型,蛋白质和脂肪的模型预测评价参数分别为:校正集预测偏差(RMSECV)为2.837、2.984,内部交互验证标准偏差(RMSEP)为3.406、3.751,交互检验相对偏差(RPD)为2.6、2.5。经过波长优选后,蛋白质和脂肪优选的波数范围分别为(9403.5~7498.1)cm-1、(9403.5~6098)cm-1,蛋白质和脂肪的模型预测评价参数有一定的提高,分别为RMSECV 1.963、2.317,RMSEP 2.396、3.035,RPD 2.9、2.6。通过正交试验对定标方法和光谱预处理方法进行了优化:蛋白质的最佳参数组合为:定标方法为改进偏最小二乘法,多元离散校正,一阶导数处理,导数处理间隔点为8,平滑处理间隔点数为4,二次平滑处理间隔点数为1,目标函数达到98.25%;脂肪的最佳参数组合为:定标方法为偏最小二乘法,散射校正为多元离散校正,导数处理为二阶,导数处理间隔点为1,平滑处理间隔点数为4,二次平滑处理间隔点数为4,目标函数达到95.26%。     

基于近红外光谱与组合间隔偏最小二乘法的稻米镉含量快速检测

采用近红外光谱(near infrared spectroscopy,NIRS)结合组合间隔偏最小二乘法(synergy interval partial least squares,siPLS)建立稻米镉含量快速检测的方法。收集并分析72个稻米样品的NIRS谱图。对光谱前处理方法进行优化,确定平滑、多元散射校正与均值中心化处理为最优方法。采用siPLS法筛选特征波数,建立稻米镉含量的定量模型。稻米镉siPLS模型交叉验证均方根(RMSECV)与预测均方根(RMSEP)值分别为0.247与0.261,训练集相关系数(Rc)与预测集相关系数(Rp)值分别为0.919与0.895。结果表明:运用siPLS法选择特征波长后,不但可以降低模型的复杂度,同时还能够提高预测精度。NIRS作为一种快速、无损与便捷的初筛方法,可用于检测稻米中镉含量是否超标。     

基于高光谱图像技术的镇江香醋固态发酵过程研究

以发酵醋醅为研究对象,应用高光谱图像技术对其图像和光谱信息进行研究,以期对发酵状况快速预测。首先通过主成分分析(PCA)对其图像信息进行PCA;然后利用预处理后的光谱信息结合全光谱偏最小二乘(PLS)、区间偏最小二乘法(i PLS)和联合区间偏最小二乘法(si PLS)建立总酸、p H及不挥发酸含量的快速预测模型,选择最优模型。结果表明,依据图像信息的不同主成分,优选出3幅特征图像,提取每幅图像的对比度、相关性、角二阶矩和一致性等4个基于灰度共生矩阵的纹理特征变量,利用K-最邻近法(KNN)建立发酵醋醅的识别模型,预测集识别率达到90.04%,能很好的预测醋醅发酵状况;优选出si PLS模型最优,预测集总酸、p H值和不挥发酸的RMSEP分别为0.75、0.05和0.3,能够实现重要理化指标的快速预测。因此利用高光谱图像技术可快速预测醋醅发酵状况,为优化工艺操作和提高发酵质量等提供有效、快速地检测手段。     

Prediction of Cadmium content in brown rice using near‐infrared spectroscopy and regression modelling techniques

The feasibility of prediction of cadmium (Cd) content in brown rice was investigated by near‐infrared spectroscopy (NIRS) and chemometrics techniques. Spectral pretreatment methods were discussed in detail. Synergy interval partial least squares (siPLS) algorithm was used to select the efficient combinations of spectral subintervals and wavenumbers during constructing the quantitative calibration model. The performance of the final model was evaluated by the use of root mean square error of cross‐validation (RMSECV), root mean square error of prediction (RMSEP) and correlation coefficients for calibration set and prediction set (R_c and R_p), respectively. The results showed that the optimum siPLS model was achieved when two spectral subinterval and fifty‐two variables were selected. The predicted result of the best model obtained was as follows: RMSECV = 0.232, R_c = 0.930, RMSEP = 0.250 and R_p = 0.915. Compared with PLS and interval PLS models, siPLS model was slightly better than those methods. These results indicate that it is feasible to predict and screen Cd content in brown rice using NIRS.     

基于近红外光谱技术的纸浆原料快速分类

针对传统纸浆纤维种类鉴别费时、费力等问题,提出近红外光谱分析法。将常用造纸原料制浆并抄片为成品纸,测量各样品在10000～4000cm-1区段范围内的近红外光谱,谱图信号经滤波和一阶微分预处理后提取主成分,用于聚类分析。结果表明：近红外光谱技术结合聚类分析能对样品正确、快速分类,可以为快速无损鉴别纸浆种类提供一种准确可靠的方法。     

番茄总糖含量的近红外光谱无损检测方法研究

根据偏最小二乘法建立番茄总糖含量的定量分析模型,比较原始光谱和平均光谱以及10 种光谱预处理方法对近红外光谱无损检测番茄总糖含量的影响。结果表明：平均光谱所建立的偏最小二乘法校正模型明显优于原始光谱所建模型,常数偏移消除最适合番茄总糖近红外光谱的预处理,其在11998.9～7497.9cm-1 和4601.3～4256.5cm-1优化光谱区内,所建偏最小二乘法定量分析模型的预测值和实测值的相关系数(R)为0.917,校正标准差(RMSEC)为0.263%,预测标准差(RMSEP)为0.236%。平均光谱和优化的光谱预处理方法可有效提高近红外光谱无损检测番茄总糖含量的准确性。     

基于近红外光谱建立纸张表面施胶量测定模型

采集不同施胶量纸张的近红外光谱,利用偏最小二乘法建立测定纸张表面施胶量基于近红外光谱的校正模型。得到校正模型的交叉验证均方差（RMSECV）和外部验证均方差（RMSEP）分别为0.0928和0.1460,校正数据集和独立的检验数据集的预测值与实际测定值之间的相关系数分别为0.9609和0.9294,表明所建立的校正模型具有较高的预测精度和较好的推广性,为纸张无损伤、无预处理的快速、简便、准确的检测提供了新的途径,并且可望实现纸机上的在线检测。     

高光谱成像技术检测肴肉新鲜度

建立阿胶中马和驴成分高特异、高灵敏的实时荧光聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）检 测方法。选择马和驴线粒体基因tRNA-Thr及D-loop区为靶序列,设计合成特异引物,通过普通PCR和实时荧光PCR 检测,结果表明,这两对引物能够准确检测阿胶或动物胶中马和驴成分。     

红外光谱结合偏最小二乘法快速检测油茶籽油脂肪酸组成的模型建立与评价北大核心CSCD

为建立快速检测油茶籽油中脂肪酸组成的方法,利用傅里叶红外光谱仪扫描86个油茶籽油样品,红外光谱数据分别通过Savitzky-Golay平滑(SG)、多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)、一阶导数(FD)和二阶导数(SD)等5种方法进行降噪处理,然后以气相色谱测定的脂肪酸组成作为标准值,采用全波长偏最小二乘法(PLS)、区间偏最小二乘法(iPLS)和联合区间偏最小二乘法(siPLS)分别构建油茶籽油中主要脂肪酸(油酸、棕榈酸、亚油酸)的定量回归模型。结果表明:油酸、棕榈酸、亚油酸的红外光谱数据预处理分别以SG、SNV、SD较好;siPLS通过有效波段的选择可去掉更多的噪声,比PLS和iPLS建立的模型精确度高,油酸、棕榈酸、亚油酸的校正集和预测集的相关系数(R)分别为0.9479和0.8539、0.9008和0.9101、0.9793和0.9505。红外光谱结合siPLS更适用于油茶籽油脂肪酸组成的快速测定。     

遗传算法联合LS-SVM的苹果原醋成分定量分析

利用近红外光谱技术对苹果原醋中的重要指标进行定量分析,并进行模型优化以提高性能。采用遗传偏最小二乘法（GA-PLS）提取的特征波长作为最小二乘支持向量机（LS-SVM）的输入变量,先后建立苹果原醋中总酸、可溶性固形物的近红外定量模型,并与建立的偏最小二乘（PLS）模型结果进行比较。用决定系数（R2）、预测均方根误差（RMSEP）以及相对分析误差（RPD）对模型进行评价,确定最佳建模方法。结果表明,相比于PLS模型,总酸及可溶性固形物指标的LS-SVM定量模型的R2、RMSEP以及RPD值均有更好的表现,且在进行独立测试集验证时,LS-SVM模型的预测精度也明显优于PLS模型。说明遗传算法联合LS-SVM建立的定量模型有很高的准确度及稳定性,可以应用于苹果原醋总酸和可溶性固形物含量的快速检测。