基于近红外光谱的舌诊疾病识别的研究

为了对中医舌诊的客观化研究,提出了应用近红外光谱分析技术快速无创的对健康人、冠心病、糖尿病和肝炎患者的不同人群的舌诊近红外光谱进行识别的新方法.首先对98个样本光谱数据进行归一化处理,用主成分分析(PCA)方法得出的累计贡献率达99.88%的前8个主成分作为广义回归神经网络(GRNN)的输入变量,建立了舌诊近红外光谱的识别模型.利用该模型分别选取了18个不同人群的近红外光谱数据共72个样本用于神经网络的训练,余下的26个用于预测,当光滑因子为5/8时预测的最大误差为0.17342,最小误差为0,获得了较理想的预测精度.实验结果表明用PCA和GRNN相结合的方法对舌诊近红外光谱与疾病之间建立了较好的关联,对加强中医舌诊的客观化起到了很好的促进作用,为疾病的诊断提供了一种新的方法.     

基于主成分和多类判别分析的可见-红外光谱水蜜桃品种鉴别新方法

提出了一种用可见-近红外漫反射光谱技术快速鉴别水蜜桃品种的新方法.应用可见-近红外光谱仪测定三个品种水蜜桃的光谱曲线,再用主成分分析法对不同品种样本进行聚类分析,获取了水蜜桃可见-近红外光谱的特征信息,同时结合多类判别分析技术建立水蜜桃品种鉴别的模型.对经过预处理的光谱数据进行主成分分析,分析表明,以样本在第一主成分和第二主成分上的得分做出的二维散点图,对不同种类水蜜桃具有很好的聚类,能定性区分不同种类水蜜桃;经过主成分分析得到的前8个主成分的累积可信度已达94.38%,说明这8个变量能够代表绝大部分原始光谱的信息.从75个样本中随机抽取60个样本用于建立8个主成分变量的多类判别分析品种鉴别模型,余下的15个样本用于验证,准确率为100%.说明本文提出的方法具有明显的分类和鉴别作用.     

基于BP神经网络的近红外光谱法鉴别芝麻油品牌的研究

研究了一种用近红外光谱分析技术快速鉴别芝麻油品牌的方法。首先对芝麻油样品的近红外光谱采用主成分分析法进行聚类分析,加结合人工神经网络技术进行芝麻油品牌的鉴别。通过主成分分析,得到前15个主成分的累计可信度达到99.72%,再将55个校正集样品的前15个主成分数据作为BP网络输入变量,建立一个3层BP人工神经网络的芝麻油...     

RBF模糊神经网络用于NIR鉴别羊绒和羊毛的可行性研究

为了实现羊绒、羊毛纤维的快速、无损检测,建立了羊绒、羊毛近红外光谱数据库,包括228组各地羊绒、羊毛数据,并应用于羊绒、羊毛的定性检测上。首先介绍了羊绒、羊毛近红外光谱检测的数据库建立过程;然后,在对羊绒、羊毛原始近红外光谱进行预处理的基础上,对数据进行主成分分析,选出12种主成分,并结合改进的RBF模糊神经网络,建立羊绒、羊毛检测模型。通过与主成分分析-马氏距离建模方法的对比分析实验表明,建立近红外光谱数据库,并结合主成分分析和改进的RBF模糊神经网络的方法是一种有效的无损检测羊绒、羊毛的方法,可快速建立高精度的羊绒、羊毛纤维检测模型。     

基于可见/近红外反射光谱的稻米品种与真伪鉴别

利用可见/近红外光谱技术对市场上5种稻米进行了鉴别.以ASD FieldSpec3地物光谱仪采集了5种稻米的光谱数据,各获取35个样本,随机分成训练集(150份)和检验集(25份),并分别采取全波段与特征波段(400~500nm、910~1400nm与1940~2300nm)两种方法建立模型进行分析.光谱经S.Golay平滑和标准归一化(SNV)处理后,以主成分分析法(PCA)降维.将降维所得的前9个主成分数据作为BP人工神经网络(BP-ANN)的输入变量,稻米品种作为输出变量,建立3层BP-ANN鉴别模型.利用25个未知样对模型进行检验,结果表明两类模型预测准确率均高达100%,其中特征波段模型比全波段模型具有更高的预测精度,说明利用可见/近红外技术结合PCA-BP神经网络分析法进行稻米品种与真伪的快速、无损鉴别是可行的,且提取特征波段是优化模型的有效方法之一.     

直接正交校正用于牛奶成分近红外光谱分析

介绍采用近红外光谱分析方法快速检测牛奶主要成分含量的测量原理,探讨研究直接正交(DO)校正的基本方法.利用牛奶成分近红外光谱测量系统分别采集牛奶样品和葡萄糖白蛋白两成分溶液样品的近红外光谱,采用DO法进行光谱数据预处理,并采用偏最小二乘(PLS)法分别建立其相应的数学模型.实验及数据处理结果表明:经DO法预处理后,滤除了原始光谱中的部分噪声信息,但保留了原始光谱中的主要信息.PLS校正模型采纳的最佳因子数随着DO因子的依次滤除相应减少.牛奶中脂肪和蛋白质校正模型在原始光谱分别被滤除3和4个主成分时达到性能最佳,校正标准偏差SEC分别为0.3204和0.2727,预测标准偏差SEP为0.7316和0.4460,两成分溶液样品中白蛋白和葡萄糖校正模型在原始光谱被滤除1个因子时达到性能最佳.校正标准偏差SEC分别为0.2513和0.2780,预测标准偏差SEP为0.5169和0.7870,单位(g/dL),与DO法预处理之前的PLS模型相比,预测标准偏差相应降低,采纳的主成分数减少,模型得到简化.     

基于近红外透射光谱的牛奶中脂肪和蛋白质含量检测

基于近红外光谱检测牛奶中蛋白质和脂肪含量是当前的一个研究热门,主要可以利用近红外反射光谱,近红外漫反射光谱和近红外透射光谱的光谱信息来分析牛奶的主成分含量。本文是利用近红外透射光谱原始数据,通过数学方法转换,从吸光值、吸光比和吸收度三种形式,采用偏最小二乘法(PLS)回归,分别建立了其与牛奶主成分浓度之间的校正模型。对比三种形式所建立的数学模型的优劣,探讨了如何提高PLS校正模型预测精度的相关问题。     

基于可见-近红外光谱技术与BP-ANN算法的污水类型鉴定

提出了一种基于可见-近红外光谱技术与BP人工神经网络(BP-ANN)算法快速进行污水类型鉴定的新方法.以FieldSpec(R)3地物光谱仪采集了4种污水样品的光谱数据,共168份,随机将其分成校正集(132份)和检验集(36份).分别采取全波段(400～2450 nm)与择取波段(400～1800 nm)两种方法建立模型进行分析.光谱经S.Golay平滑和标准归一化(SNV)处理后,以主成分分析法(PCA)降维.将降维所得的前9个主成分数据作为BP-ANN的输入变量,污水类型作为输出变量,建立3层BP-ANN鉴别模型.利用36个未知样对模型进行检验.结果表明:两类模型预测准确率均高达100%,且择取波段模型比全波段模型具有更高的预测精度.说明利用可见-近红外技术结合BP-ANN算法进行污水类型的快速、无污染鉴定是可行的,且波段筛选是优化模型的有效方法之一.     

用近红外光谱鉴别杨梅品种的研究

提出了一种用近红外光谱技术快速无损鉴别杨梅品种的新方法,首先用主成分分析法对典型的四个杨梅品种进行聚类分析,获取杨梅的近红外指纹图谱,再结合人工神经网络技术进行品种鉴别.主成分分析表明,以主成分1和2对样本的得分值做出的得分图,对不同种类杨梅具有较好的聚类作用,可以定性分析杨梅种类.利用主成分分析可以把原始波长变量压缩成能代表原始变量的少数相互正交的主成分,用这些新变量作为神经网络的输入,建立3层BP人工神经网络模型.四个杨梅品种共100个样本用来建立神经网络品种鉴别模型,对未知的20个样本进行预测,结果表明,品种识别准确率达到95%.说明综合主成分分析和人工神经网络的方法具有很好的分类和鉴别作用,为杨梅的品种鉴别提供了一种新方法.     

杂交稻种品系与真伪的可见-近红外光谱鉴别

提出了一种基于可见-近红外光谱技术快速、无损鉴别杂交稻种品系与真伪的新方法。采集了5种稻种的光谱数据,各获取32个样本,随机分成训练集(125份)和检验集(35份)。光谱经S.Golay平滑和标准归一化(SNV)处理后,以主成分分析法(PCA)降维。将降维所得的前9个主成分作为新变量。分别用模糊模式识别、BP-神经网络、Fisher多类线性判别以及Bayes多类逐步判别四种方法进行分析。对35个未知样的预测结果说明可见-近红外技术进行杂交稻种品系与真伪的快速、无损鉴别是可行的,且PCA结合Bayes多类逐步判别是一种优选方法。     

基于子空间中主成分最优线性预测的高光谱波段选择

针对高光谱遥感图像的异常检测问题,为了使高光谱降维数据能更完整地保留其光谱信息,提出了基于子空间中主成分最优线性预测的波段选择方法.采用改进相关性度量的谱聚类方法将高光谱波段划分为不同的子空间,并对各子空间中的波段进行主成分分析(PCA),选择主要分量作为重构目标;以子空间追踪法为搜索策略,从各子空间中选择数个波段对其重构目标进行联合最优线性预测;合并各子空间中的所选波段得到最佳波段子集.实验结果表明,该方法选择的波段子集可以较完整地重构原始数据,与原始数据以及自适应波段选择(ABS)方法、线性预测(LP)方法、最大方差主成分分析(MVPCA)方法、自相关矩阵波段选择(ACMBS)方法、组合因子最优波段选择(OCFBS)方法得到的波段子集相比,其波段子集具有更好的异常检测性能.     

基于数据分割与主成分分析的LAI遥感估算

针对叶面积指数(LAI)经典统计反演模型存在估算效果不理想以及反演效率低等问题,提出了一种基于农学物候的数据分割与主成分分析结合的遥感估算方法.综合了原始光谱和微分(或差分)光谱主成分信息作为自变量,融入了以农学物候为先验的数据分割思想,并引入了多尺度建模方式参与反演过程.以冬小麦为实验对象,进行数值模拟和比较分析.结...     

基于IAFS算法的毫米波大规模MIMO混合预编码方法

毫米波大规模多输入多输出系统可以通过部分连接混合预编码方法克服其信号路径损耗带来的不利影响,具有硬件实现复杂度低、能量效率高的优点,当输入的数据流数与射频链路数相等时,可以采用基于串行干扰消除的混合预编码方法。当输入的数据流数与射频链路数不相等时,提出了一种基于改进人工鱼群（IAFS）算法的混合预编码方法。其核心思想是基于频谱效率最优化准则和部分连接结构的特点,将针对模拟预编码矩阵变量的频谱效率优化问题转化为基于矢量变量的频谱效率最优化问题,利用IAFS算法进行寻优求解完成预编码矩阵设计。仿真结果表明,所提方法在低信噪比条件下具有较好的频谱效率与能量效率性能,有望在现实场景中得到应用。     

好奇号火星车ChemCam-LIBS 光谱数据的定量分析研究

传统的偏最小二乘法和支持向量机回归等方法在预测光谱对应的火星车地面标样成分元素含量时往往难以获得较高的精度,并难于进一步优化。针对上述问题,在研究中对高维度光谱信息进行三通道折叠以消除其基体效应,并引入在计算机视觉领域表现不俗的ResNet残差网络结构来提取光谱特征并预测对应主成分含量值。文中将ResNet网络结构中的全连接层去除以避免模型参数快速增长,并将网络最后的Softmax分类子层改为线性整流层以便于进行预测,同时添加了指数学习率衰减和Dropout机制以使模型预测结果具备更高的精度与泛化能力。模型各主要元素含量的预测均方根误差相对于线性支持向量机LinearSVR和深度可分离卷积网络Xception分别平均下降了30%和17%。实验结果表明:采用LIBS技术对ChemCam光谱数据进行主成分元素定量分析时,基于ResNet网络建立的回归模型表现出良好的预测特性。     

A study in dynamic neural control of semiconductor fabricationprocesses

This paper describes a generic dynamic control system designed for use in semiconductor fabrication process control. The controller is designed for any batch silicon wafer process that is run on equipment having a high number of variables that are under operator control. These controlled variables include both equipment state variables such as power, temperature, etc., and the repair, replacement, or maintenance of equipment parts, which cause parameter drift of the machine over time. The controller consists of three principal components: 1) an automatically updating database, 2) a neural-network prediction model for the prediction of process quality based on both equipment state variables and parts usage, and 3) an optimization algorithm designed to determine the optimal change of controllable inputs that yield a reduced operation cost, in-control solution. The optimizer suggests a set of least cost and least effort alternatives for the equipment engineer or operator. The controller is a PC-driven software solution that resides outside the equipment and does not mandate implementation of recommendations in order to function correctly. The neural model base continues to learn and improve over time. An example of the dynamic process control tool performance is presented retrospectively for a plasma etch system. In this study, the neural networks exhibited overall accuracy to within 20% of the observed values of .986, .938, and .87 for the output quality variables of etch rate, standard deviation, and selectivity, respectively, based on a total sample size of 148 records. The control unit was able to accurately detect the need for parts replacements and wet clean operations in 34 of 40 operations. The controller suggested chamber state variable changes which either improved performance of the output quality variables or adjusted the input variable to a lower cost level without impairment of output quality     

一种用于预测蚕丝含量占比的近红外光谱分析方法

针对近红外光谱分析技术中未充分利用预测模型光谱数据的问题,提出了一种可充分利用光谱数据和有效预测蚕丝含量占比的新方法.以5种类型共145个样本的蚕丝含量占比以及相应的所有蛋白质基光谱数据为研究对象,将这些样本分别划分为校正集和验证集,并采用偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression...     

光纤光谱结合模式识别无损检测苹果表面疤痕

为了实现基于光纤光谱技术结合模式识别无损检测苹果表面疤痕, 利用光纤光谱采集系统采集了完好无损和表面有疤痕苹果的光谱数据, 采用标准正态变换(SNV)和1阶导数对原始光谱数据进行预处理; 利用主成分分析方法对预处理后的光谱数据进行降维, 以提取能反映苹果表面疤痕的特征光谱; 利用k最近邻(KNN)模式识别方法和偏最小二乘判别分析方法, 建立了苹果表面疤痕的识别模型。结果表明, 采用主成分分析法选择了累计贡献率超过99%的前8个主成分作为样本集特征光谱数据, 很好地实现了光谱数据的降维; 利用1阶导数+KNN识别模型对校正集以及SNV+KNN识别模型对预测集中正常果和疤痕果的正确率识别均高达96.0%。验证了基于光纤光谱技术结合模式识别方法无损检测苹果表面疤痕的可行性。     

基于主成分分析和人工神经网络的五味子质量鉴定方法研究

提出了一种采用近红外光谱技术结合人工神经网络对中药五味子质量进行鉴别的新方法.利用近红外光谱仪获得了3种不同来源地五味子合计90个样本的光谱曲线,采用主成分分析法对光谱数据进行了聚类分析,并结合人工神经网络技术建立了五味子甲素、五味子乙素和五味子醇甲三种木脂素类化合物的分析模型.主成分分析表明,前5个主成分的累积贡献率为98.75%,具有很好的聚类作用.在主成分分析的基础上,取前5个主成分的18个吸收峰作为网络的输入节点,取3项指标作为输出节点,建立了一个18(输入节点)-10(隐含层节点)-3(输出节点)的三层人工神经网络模型.五味子甲素、五味子乙素和五味子醇甲三项指标的人工神经网络模型预测值的平均相对误差分别为4.07%、2.65%和6.15%,与高效液相色谱法测定值的符合程度很高.该模型具有很好的预测能力,可用于大批量五味子的质量检测和五味子生产加工过程中的质量控制.     

基于反射光谱和主成分分析的生物炭快速溯源鉴别研究

快速鉴别生物炭源质对生物炭的合理开发与应用具有重要意义。本实验以14种生物炭为研究对象,采用全校验主成分分析（PCA）方法对样本光谱进行数据压缩和主成分提取。由第一、第二主成分得分构成的二维分布图显示了不同源质生物质的样本分布特点。由前3个主成分构成的线性鉴别模型（PC—LDA）应用于验证集样本预测效果最佳,判错个数最少。实验结果表明,光谱技术结合主成分分析方法能够实现生物炭源质的快速鉴别与诊断。     

基于可见-近红外光谱技术的润滑油酸值无损检测方法研究

研究了基于可见-近红外光谱技术的润滑油酸值无损检测方法.获得了润滑油在475～975 nm范围内的可见-近红外光谱.采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立可见-近红外光谱检测模型,并通过将无信息变量消除算法(UVE)与连续投影算法(SPA)相结合进行光谱有效波长选取.通过UVE-SPA法进行变量选择计算,最终将原始...