油脂酸价近红外光谱检测PLS建模方法研究

将目前广泛流行的近红外光谱分析技术应用于食用油脂酸价的检测。由于近红外光谱分析是一种间接检测方法,需要先利用校正集样本建立统计模型,然后再利用模型来预测未知样品性质,因此建立准确可靠的模型是近红外光谱分析的关键。详细介绍了偏最小二乘（PLS）回归的基本思想和建模方法。为使建立的校正模型更稳健,还研究了光谱波段选择。通过间隔偏最小二乘回归波段选择法进行特征波段提取,对提取的特征波段和全谱分别进行偏最小二乘回归建模,对比分析以说明波段选择的必要性。     

用近红外光谱预测土壤碳含量的研究

以田间行走式设备获取的近红外光谱数据为基础,利用最小二乘回归法(PLSR)建立了应用近红外光谱数据预测土壤碳含量的校正模型,与利用原始光谱数据建立的模型相比,应用经比值或归一化差值处理的光谱数据建立的校正模型可以提高预测精度.精度提高的原因可能是光谱数据经过波段算术组合处理后,能降低模型建立过程中产生过配的风险,使模型能包括更多的成分和信息.研究结果表明,利用偏最小二乘回归法,可以有效地建立田间近红外光谱与土壤碳含量之间的校正模型;同时,应用比值或归一化差值这些波段算术组合方法来处理近红外光谱数据,可以进一步提高模型的预测精度.因此,应用行走式设备获取的近红外光谱数据来快速测定田间土壤中碳的含量是可行的.     

红外多光谱遥感数据的校准

主要介绍了一种对由特定红外图谱一体化系统采集的光谱数据进行校准与分析的方法。在实验部分,首先对得到的设定已知特定温度的黑体红外光谱数据进行归类和整理,然后在最大保留特征信号的条件下利用不同的滤波算法与滤波窗宽尽量消除信号噪声,并采用偏最小二乘算法对所得信号进行校准,使之与理论值相符。最后利用校准结果构建数学模型,并考虑主成分个数这一概念,检验模型准确度。通过数据分析可知,由这个特定红外图谱一体化系统采集的光谱数据经偏最小二乘算法校正后与理论值相近,此时能够拟合出校正数列与波数之间的函数关系,且受温度影响较小。     

基于联合区间偏最小二乘判别分析的猪肉近红外光谱定性建模分析

为解决偏最小二乘判别分析(PLSDA)建模时光谱区域中的噪声及冗余信息干扰问题,提出一种基于联合区间偏最小二乘判别分析(Si PLSDA)算法,并将该算法应用于猪肉近红外光谱的定性建模分析。Si PLSDA利用联合区间偏最小二乘回归(Si PLS)进行光谱特征区域筛选,在筛选出来的光谱区域内建立数据的定性预测模型。采用Antaris II快速傅里叶变换近红外光谱分析仪获取波数范围为10000~4000 cm-1的猪肉样本近红外光谱,采用标准正态变量变换(SNV)进行近红外光谱的预处理,用Si PLSDA建立猪肉近红外光谱的定性模型。实验结果表明,Si PLSDA建立的预测模型对猪肉储藏时间的识别率达到93.94%,高于基于全光谱区域建立的PLSDA预测模型的识别率。     

近红外光谱分析中建模光谱宽度的选择

为选择生化样品近红外光谱分析中最优的建模光谱宽度,结合样品特征波长与光谱学原理开展研究.收集348份血清样品,以血清中胆固醇、甘油三酯为例进行分析.根据光谱学原理及2 mm厚度血清的光谱吸光度,选择一级倍频区域作为分析波段,考察该区域内不同宽度光谱范围的模型效果.优选出胆固醇与甘油三酯的最优光谱宽度分别为70 nm和1...     

气溶胶单粒子光谱的PLS聚类分析

PLS聚类法是一种全新的气溶胶单粒子光谱数据处理方法,是利用具有“自组织机制”的PLS(Partial Least Square)回归算法去完成数据的聚类。文中首先阐述了PLS聚类对模拟数据集的运用以展示这种方法的一般特征及有效性,然后应用到气溶胶激光飞行时间质谱数据以展示PLS聚类的正确性及成功运用,最后我们将PLS聚类应用到氯化钙、氯化镁、氯化钠及氯化钾四种气溶胶单粒子激光击穿光谱混合数据集,通过分析聚类获得的树形图和图中节点的统计特性,我们剖析了正确聚类及发生错误划分的原因,表明了PLS聚类方法在气溶胶单粒子谱分析方面的应用潜力。     

激光诱导击穿光谱结合PLS检测土壤中的铅

利用波长1064 nm的Nd∶YAG脉冲激光器获取国家标准土壤中铅元素的诱导击穿等离子体,并用八通道光纤光谱仪采集了样品等离子体光谱。应用多种光谱预处理方法对光谱进行信息提取和分析,比较了光谱的预处理方法对偏最小二乘(PLS)模型定量预测能力的影响。结果表明,采用9点光谱平滑处理和多元散射校正(MSC)预处理的模型质量较好,校正集和预测集的相关系数R分别为0.9981和0.9948,交互验证均方根误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)分别为12和17;元素Pb浓度分析测量的结果与标准值的相对偏差在10.5%以内,实验表明LIBS结合PLS建模能满足土壤中微量重金属快速检测的要求。     

紫外可见光谱检测水体COD算法研究

应用紫外可见(ultraviolet/visible,UV/Vis)光谱技术对宜昌市环境监测站水体有机物指标化学含氧量(chemical oxygen demand,COD)进行快速检测,对采集的94份水样进行UV/Vis波段全光谱扫描,采用平滑(Savitzky-Golay smoothing,SG)、一阶导数(first-derivative,1-Der)以及二阶导数(second-derivative,2-Der)对光谱进行预处理,并结合偏最小二乘回归(PartialLeast Squares Regression,PLSR)对水样建立COD回归预测模型,并利用该回归预测模型预测水样COD浓度。实验结果表明采用SG平滑预处理后结合连续投影算法(Successive Projections Algorithm,SPA)选取全波段光谱中的特征波长得到的PLS模型预测精度最高,相关系数r=0.91882,预测均方根误差RMSEP=2.8156mg/L-1。进一步研究发现,使用SG平滑预处理得到的岭回归(Ridge Regression)模型精度(r=0.92,RMSEP=2.765 mg/L-1)高于PLS模型,且模型仅仅选取了4个特征波长变量,占238个全波段光谱变量的1.38%。说明利用平滑光谱预处理后,再建立岭回归模型,能节约时间和降低算法复杂度,能够快速准确地进行该水样样本COD浓度预测,为进一步实现水样的COD浓度快速检测奠定了基础。     

紫外可见光谱检测水体COD算法研究

应用紫外可见(ultraviolet/visible,UV/Vis)光谱技术对宜昌市环境监测站水体有机物指标化学含氧量(chemical oxygen demand,COD)进行快速检测,对采集的94份水样进行UV/Vis波段全光谱扫描,采用平滑(Savitzky-Golay smoothing,SG)、一阶导数(first-derivative,1-Der)以及二阶导数(second-derivative,2-Der)对光谱进行预处理,并结合偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)对水样建立COD回归预测模型,并利用该回归预测模型预测水样COD浓度。实验结果表明采用SG平滑预处理后结合连续投影算法(Successive Projections Algorithm,SPA)选取全波段光谱中的特征波长得到的PLS模型预测精度最高,相关系数r=0.91882,预测均方根误差RMSEP=2.8156mg/L-1。进一步研究发现,使用SG平滑预处理得到的岭回归(Ridge Regression)模型精度(r=0.92,RMSEP=2.765 mg/L-1)高于PLS模型,且模型仅仅选取了4个特征波长变量,占238个全波段光谱变量的1.38%。说明针对该水样样本,利用平滑光谱预处理后,再建立岭回归模型,能节约时间和降低算法复杂度,能够快速准确地进行水样COD浓度预测,为进一步实现水样的COD浓度快速检测奠定了基础。     

基于小波数据压缩的光谱技术在水质分析中的应用

一定浓度氮磷水样的紫外吸收光谱数据量非常大,采用基于软阈值的小波变换可以对这些光谱数据进行有效压缩.不同浓度氮磷水样的紫外吸收光谱信号之间存在很强的相关性,利用偏最小二乘回归(PLSR)方法对光谱信号的强度和水样中氨氮浓度之间的关系进行回归建模可以降低这种相关性的影响,提高所建模型的拟合精度.实际水样测试数据的建模结果表明,用这种方法所建立的模型,氮磷浓度检测的最大相对误差为8.9%,完全满足检测精度的要求.     

基于相似性度量优化的SIFT图像匹配算法

SIFT算法具有很好的尺度、旋转及光照不变性,因此被广泛应用在计算机视觉的诸多领域.但因其算法复杂、计算时间长,导致实时性不好.在研究SIFT特征描述符生成及匹配过程的基础上,提出一种在匹配过程中降低相似性度量计算时间、提高匹配效率的方法.该方法以棋盘距离和街区距离的线性组合替代欧氏距离来度量特征描述符之间的相似性.实验结果表明:该方法在保证SIFT算法鲁棒性的同时,可以降低匹配时间复杂度.     

基于局部密度构造相似矩阵的谱聚类算法

依据样本数据点分布的局部和全局一致性特征,提出了一种基于局部密度构造相似矩阵的谱聚类算法。首先通过分析样本数据点的分布特性给出了局部密度定义,根据样本点的局部密度对样本点集由密到疏排序,并按照设计的连接策略构建无向图;然后以GN算法思想为参考,给出了一种基于边介数的权值矩阵计算方法,经过数据转换得到谱聚类相似矩阵;最后通过第一个极大本征间隙出现的位置来确定类个数,并利用经典聚类方法对特征向量空间中的数据点进行聚类。通过人工仿真数据集和UCI数据集进行测试,实验结果表明本文谱聚类算法具有较好的顽健性。     

基于MODIS短波红外光谱特征的土壤含水量反演

土壤含水量是地表干旱信息最重要的表征参量,也是定量遥感反演面临的一个挑战性课题.作者在分析MODIS短波红外第6波段和第7波段对水分变化敏感的基础上,构建了MODIS短波红外光谱特征空间,根据土壤水分在光谱特征空间中的变化规律,提出了简单实用的MODIS短波红外土壤湿度指数(Shortwave Infrared Soi...     

Image denoising via local and nonlocal circulant similarity

A patch based image denoising method is developed in this paper by introducing a new type of image self-similarity. This self-similarity is obtained by cyclic shift, which is called “circulant similarity”. Given a corrupted image patch, it can be estimated by incorporating circulant similarity into a weighted averaging filter. By choosing an appropriate kernel as weight function, the patch filter is implemented by circular convolution, and can be efficiently solved using fast Fourier transform. In addition, the circulant similarity can be enhanced by using nonlocal modeling. We stack the similar image patches into 3D groups, and propose a denoising scheme based on group estimation across the patches. Numerical experiments demonstrate that the proposed method with local circulant similarity outperforms much its local filtering based counterparts, and the proposed method with nonlocal circulant similarity shows very competitive performance with state-of-the-art denoising method, especially on images corrupted by strong noise.     

星载微波辐射遥感的极化指数距平统计与土壤湿度分布

用辐射传输理论提出的地表微波辐射极化指数PI的定义,分别指出了土壤湿度、地面粗糙、植被层和大气层的各自影响.用DMSP SSM/I多时相6年的数据给出中国主要陆地19.35GHz通道的PI值月平均分布,表征土壤湿度的月变化,并获得中国主要陆地同季同月PI距平值△nPI的统计分布,展示了中国陆地土壤湿度变化的分布图,以及在干旱与水涝期间PI距平值的异常,用中国山西2001年5月的干旱和中国长江中游1998年8月水涝作了个例证明.这一理论方法可同样推广到有较低频率(如10.7GHz)的2002年5月发射的AMSR-E或中国风云系列卫星微波成像辐射计的通道,而获得土壤湿度分布更好的PI指数评估.在已知区域平均PI值与平均土壤湿度的条件下,可以定量反演该区域的土壤湿度,并用TRMMTMI实验数据进行了验证.     

接地体附近导体对土壤中冲击电势分布的影响

模拟实际冲击接地实验的构架,采用时域有限差分(FDTD)方法建立计算模型,计算了雷电流冲击下接地体附近土壤中的冲击电势分布情况。计算结果表明:接地体周围土壤中存在的其它金属导体,将改变土壤中的电势分布,导致附近导体与接地体之间的电位差增大,而且,该电位差随土壤电阻率的增大而增大,与附近导体的形状体积也有关。接地体周围土壤中其它金属导体可能使得在所谓的安全距离上的安全裕量减少。     

SAR土壤水分反演中的介电常数实部简化模型

利用Dobson半经验模型建立模拟数据库,用建立的模拟数据库对Hallikainen关系式进行最小二乘回归,标定其在SAR关键频点下的系数并进行适当改进,最终建立了介电常数实部与土壤体积含水量关系的简化模型.对建立的简化模型进行验证和对比,结果表明,简化模型在精度上优于Hallikainen经验模型,并且与复杂的Dobson半经验模型相比,具有良好的精度和实用性.     

粗糙地面与下方梯形目标复合电磁散射研究

利用MonteCarlo方法模拟了一维指数型粗糙地面,运用矩量法研究了粗糙地面与下方梯形截面导体柱的复合电磁散射特性,通过数值计算得到了复合散射系数随散射角的变化曲线,讨论了粗糙地面高度起伏均方根、土壤湿度、柱体埋藏深度、柱体大小、柱体倾角与复合散射系数依赖关系。结果表明粗糙面高度起伏均方根、土壤湿度对复合散射系数有显著影响,而柱体埋藏深度、柱体大小、柱体倾角对复合散射系数的影响较小。     

Construction of a Novel In Vitro Atherosclerotic Model from Geometry-Tunable Artery Equivalents Engineered via In-Bath Coaxial Cell Printing

As the main precursor of cardiovascular diseases, atherosclerosis is a complex inflammatory disorder that preferentially occurs in stenotic, curved, and branched arterial regions. Although various in vitro models are established to understand its pathology, reconstructing the native atherosclerotic environment that involves both co-cultured cells and local turbulent flow singling remains challenging. This study develops an arterial construct via in-bath coaxial cell printing that not only facilitates the direct fabrication of three-layered conduits with tunable geometry and dimensions but also maintains structural stability. Functional vascular tissues, which respond to various stimulations that induce endothelial dysfunction, are rapidly generated in the constructed models. The presence of multiple vascular tissues under stenotic and tortuous turbulent flows allows the recapitulation of hallmark events in early atherosclerosis under physiological conditions. Furthermore, the fabricated models are utilized to investigate the individual and synergistic functions of cell co-culture and local turbulent flows in regulating atherosclerotic initiation, as well as the dose-dependent therapeutic effect of atorvastatin. These outcomes suggest that the constructed atherosclerotic model via a novel fabrication strategy is a promising platform to elucidate the pathophysiology of atherosclerosis and seek effective drugs and therapies.