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果树学报 2025年

作者：褚家辉蒙庆华吴哲锋陈颖杰梁莲强韦家乐黄玉清李钰南宁师范大学物理与电子学院广西华谱红外科技有限公司南宁师范大学广西信息功能材料与智能信息处理重点实验室南宁师范大学北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室广西地表过程与智能模拟重点实验室广西壮族自治区水果技术指导站

【目的】探讨了高光谱成像技术在蜜梨可溶性固形物含量（Soluble Solids Content，SSC）快速测定中的应用。【方法】通过高光谱成像系统和全自动折光仪获取蜜梨表面反射光谱与SSC数据，并采用中心化（Centered）和移动窗口平滑（Moving ... 详细信息

【目的】探讨了高光谱成像技术在蜜梨可溶性固形物含量（Soluble Solids Content，SSC）快速测定中的应用。【方法】通过高光谱成像系统和全自动折光仪获取蜜梨表面反射光谱与SSC数据，并采用中心化（Centered）和移动窗口平滑（Moving Average，MA）进行数据预处理。采用连续投影算法（Sequentially Projected Algorithm，SPA）、竞争自适应重加权采样算法（Competitive Adaptive Reweighted Sampling，CARS）和改进无信息变量消除算法（Improved Modified Uninformative Variable Elimination，imUVE）提取特征波长，结合冠豪猪优化算法（Crested Porcupine Optimizer，CPO）与偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression，PLSR）建立CPO-PLSR回归模型。【结果】CPO-PLSR模型相较于传统的PLSR模型展现出了更优的性能，在采用SPA提取特征波长后，模型的预测性能达到最佳状态。预测集决定系数RP2、均方根误差（root mean square error of prediction，RMSEP）、残差预测偏差（residual prediction deviation，RPD）分别为0.691 01、0.307 64和1.818 40。【结论】该方法为蜜梨SSC的快速测定提供了有效的技术方案。

关键词：高光谱成像蜜梨可溶性固形物含量冠豪猪优化算法偏最小二乘回归算法

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基于近红外光谱的红提内部品质无损检测研究

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食品工业科技 2022年第22期43卷 7-14页

作者：高升徐建华青岛理工大学信息与控制工程学院山东青岛266520 青岛国际机场集团有限公司运行指挥中心山东青岛266000

红提的可溶性固形物含量(Solube Solids Content,SSC)、总酸(Total Acid,TA)、pH、硬度(Firmness Index,FI)和含水率(Moisture Content,MC)等内部品质指标直接影响着果实的口感及品质,同时也是水果成熟度的评判标准。为快速获得上述内... 详细信息

红提的可溶性固形物含量(Solube Solids Content,SSC)、总酸(Total Acid,TA)、pH、硬度(Firmness Index,FI)和含水率(Moisture Content,MC)等内部品质指标直接影响着果实的口感及品质,同时也是水果成熟度的评判标准。为快速获得上述内部品质指标,且避免不必要的检测损耗,本文提出了一种新的红提无损检测模型。以生长期红提为研究对象,利用Antaris Ⅱ近红外光谱仪采集了360个样本的近红外光谱信息。对采集到的光谱信息分别用SNV等算法进行预处理并通过建模确定了最优预处理方法。然后通过降维算法提取光谱信息的特征波长,最后基于偏最小二乘回归算法(Partial Least Squares Regression,PLSR)分别建立了红提的SSC、TA、pH、FI和MC的检测模型。红提的SSC、TA的最优检测模型为SG-CARS-SPA-PLSR模型,pH的最优检测模型为MA-CARS-SPA-PLSR模型,FI和MC的最优检测模为SG-CARS-PLSR模型。所建立的红提SSC、TA、pH、FI和MC的最优PLSR模型的预测集的相关系数Rp分别为0.9787、0.9811、0.9870、0.9568、0.9329,残差预测偏差RPD分别为4.8637、4.9006、6.0939、3.4453、2.5825,表明以上模型具有较高的检测精度。本文所建的红提内部品质检测模型可为红提内部品质的检测提供可靠的方法。

关键词：红提内部品质近红外光谱偏最小二乘回归算法无损检测模型

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基于激光雷达的树形靶标冠层叶面积探测模型研究

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农业机械学报 2021年第11期52卷 278-286页

作者：谷趁趁翟长远陈立平李琪胡丽娜杨福增西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 北京农业智能装备技术研究中心北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097

果园靶标冠层叶面积有效探测是施药量在线计算的基本依据。针对树形靶标稠密和稀疏2种冠层类型,搭建叶面积测量三维立体试验平台和激光雷达(Light detection and ranging,LiDAR)探测移动试验平台,构建不同厚度和稠密度树形靶标,采用偏... 详细信息

果园靶标冠层叶面积有效探测是施药量在线计算的基本依据。针对树形靶标稠密和稀疏2种冠层类型,搭建叶面积测量三维立体试验平台和激光雷达(Light detection and ranging,LiDAR)探测移动试验平台,构建不同厚度和稠密度树形靶标,采用偏最小二乘回归(Partial least squares regression,PLSR)算法与BP(Back propagation)神经网络算法建立了冠层叶面积探测模型。试验结果表明:PLSR算法获得稠密厚冠层、稀疏厚冠层、稠密薄冠层和稀疏薄冠层叶面积探测模型的决定系数(R2)分别为:0.9626、0.4130、0.8896、0.2699;BP神经网络算法获得模型的R2依次为:0.9727、0.5302、0.8993、0.4290。基于LiDAR的冠层叶面积探测模型对稠密冠层探测精度较高,R2不低于0.8896,对稀疏冠层探测精度较低,不高于0.5302,该探测方法可用于稠密冠层叶面积在线计算,指导果园精准变量喷药。

关键词：果园喷药叶面积探测模型 LiDAR 偏最小二乘回归算法 BP神经网络

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基于高光谱成像技术快速检测酸肉发酵过程中酸含量的动态变化

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食品安全质量检测学报 2025年第2期16卷 187-195页

作者：曹诗佳梁栋朱瑶迪赵莉君李苗云孙灵霞赵改名柳艳霞河南农业大学食品科学技术学院郑州450000 河南九豫全食品有限公司新乡453000

目的快速无损检测酸肉发酵过程中的乳酸、总酸。方法基于高光谱成像技术,针对408~1049 nm范围内的光谱反射图像,采集不同发酵时期的酸肉光谱信息,提取图像中感兴趣区域内的反射光谱信息后,采用kennard-stone算法(KS)划分训练集和测试集... 详细信息

目的快速无损检测酸肉发酵过程中的乳酸、总酸。方法基于高光谱成像技术,针对408~1049 nm范围内的光谱反射图像,采集不同发酵时期的酸肉光谱信息,提取图像中感兴趣区域内的反射光谱信息后,采用kennard-stone算法(KS)划分训练集和测试集。原始数据通过标准正态变量转换(standard normal variate transformation,SNV)和多元散射校正(multivariate scatter correction,MSC)进行数据预处理后,采用偏最小二乘回归算法(partial least squares regression,PLSR)建立模型。采用连续投影算法(successive projection algorithm,SPA)、竞争性自适应重加权采样算法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)以及无信息变量消除法(uninformative variable elimination,UVE)对特征波长进行提取。并基于PLSR分别建立模型,与全波长预测模型进行对比。结果酸肉中乳酸的最优预测模型为SNV-CARS-PLSR,训练集决定系数(R2)为0.9113,均方根误差(root mean square error of cross-validation,RMSECV)为0.7236,测试集R2为0.9104,RMSECV为0.7342。总酸的MSC-CARS-PLSR模型的预测效果最佳,训练集R2和RMSECV为0.9307和0.6782,预测集R2和RMSECV为0.8682和0.6907。结论利用高光谱成像技术构建的模型可潜在实现酸肉中乳酸和总酸的快速无损检测,具有潜在的应用价值。

关键词：高光谱成像技术酸肉乳酸偏最小二乘回归算法

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空地协同模式在城市水环境监测中的应用研究

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环境监控与预警 2024年第1期16卷 68-73页

作者：陶前辉张开源戴源沈佩姗江苏省扬州环境监测中心江苏扬州225100

传统水质监测方法耗时且费力,而基于高光谱的水质监测技术可实现对水质的快速、直观、原位监测。以扬州古运河三湾段为研究区域,基于无人机高光谱成像仪与水质走航监测船相配合,采用空地协同模式和偏最小二乘回归算法对总磷(TP)、总氮(... 详细信息

传统水质监测方法耗时且费力,而基于高光谱的水质监测技术可实现对水质的快速、直观、原位监测。以扬州古运河三湾段为研究区域,基于无人机高光谱成像仪与水质走航监测船相配合,采用空地协同模式和偏最小二乘回归算法对总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH_(3)-N)、高锰酸盐指数(IMn)4个水质参数进行定量反演研究。结果表明:该反演模型的决定系数(R^(2))为91%~97%;拟合效果依次为NH_(3)-N>I_(Mn)>TN>TP;各指标反演误差绝对值为0.2%~4%。该方法具有较好的反演效果,可快速、准确地获取城市河道水质分布情况,适用于城市水环境监测。

关键词：空地协同城市水环境高光谱成像仪偏最小二乘回归算法

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基于偏最小二乘回归算法的燃煤碳元素分析

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东北电力大学学报 2012年第3期32卷 31-36页

作者：文孝强李国强孙灵芳孙媛媛王恭东北电力大学电力运行仿真中心吉林吉林132012 华能新华发电有限责任公司黑龙江大庆163815 东北电力大学自动化工程学院吉林吉林132012

基于偏最小二乘回归算法建立了燃煤碳元素分析模型。该模型以工业分析成分中的水分、灰分、挥发分和发热量为输入向量,以燃煤的碳元素为输出向量。利用偏最小二乘回归算法所具有的可以逼近任意非线性映射的能力,来模拟实际的输入输出关... 详细信息

基于偏最小二乘回归算法建立了燃煤碳元素分析模型。该模型以工业分析成分中的水分、灰分、挥发分和发热量为输入向量,以燃煤的碳元素为输出向量。利用偏最小二乘回归算法所具有的可以逼近任意非线性映射的能力,来模拟实际的输入输出关系。通过对预测方程进行训练和检验,结果表明,该分析模型预测精度是满足工程要求的。因此,所建模型是合理可行的。

关键词：偏最小二乘回归算法燃煤碳元素分析模型工业分析

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镇江香醋固态发酵过程参数检测与分析方法研究

镇江香醋固态发酵过程参数检测与分析方法研究

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作者：樊苏皖江苏大学

学位级别：硕士

镇江香醋营养丰富,口感独特,得到了广大消费者的认可,但其发酵过程十分繁杂,固态发酵质量对于成品香醋的品质有着重大影响。合理分析发酵过程关键参数的变化,并依据参数的变化对翻醅工艺及时进行调整,让醋醅中的微生物有一个适宜的生长... 详细信息

镇江香醋营养丰富,口感独特,得到了广大消费者的认可,但其发酵过程十分繁杂,固态发酵质量对于成品香醋的品质有着重大影响。合理分析发酵过程关键参数的变化,并依据参数的变化对翻醅工艺及时进行调整,让醋醅中的微生物有一个适宜的生长环境,从而避免出现醋醅板结、甚至坏醅等情况。本项目通过获取近红外光谱信息和温度等数据来对整个发酵过程进行检测,并建立相应模型,为指导翻醅操作提供技术手段和科学依据。具体研究内容如下:(1)针对醋醅理化含量检测操作复杂、且滞后于生产过程等问题,提出基于近红外光谱的快速无损检测方法。该方法使用理化实验对三个周期不同发酵池的关键参数进行了检测,对参数的变化规律进行了剖析。然后利用近红外光谱技术结合偏最小二乘算法建立了p H值、总酸和不挥发酸含量的快速预测模型。结果表明,近红外光谱技术可以实现固态分层发酵过程的主要参数在线检测。(2)针对醋醅发酵阶段划分不明确和过于依赖人工经验等问题,本研究针对高维近红外光谱数据,建立了基于特征金字塔的卷积神经网络的分析模型,实现了醋醅发酵阶段预测。同时对固态分层发酵过程中不同发酵阶段温度进行多点在线检测,记录温度的变化情况,然后根据已划分的发酵阶段,去分析了解醋醅在不同发酵阶段的温度变化规律,有效提高了醋醅发酵的质量,并为指导翻醅操作提供了理论依据。(3)针对固态分层发酵过程中参数检测存在单点抽测和滞后于生产等问题,本项研究开发了一套基于物联网、云平台和可编程逻辑控制器的实时远程监控的移动检测平台。首先通过近红外光谱技术和传感器技术采集光谱和温度数据,采集到的数据通过4G网络利用socket套接字技术传输到云端,现场工作人员通过移动客户端获取云端的数据,为现场生产提供了有力的信息支撑。本研究结合近红外光谱分析技术,建立了镇江香醋固态发酵过程的关键参数预测和发酵阶段辨识的分析模型,为精确调整翻醅工艺提供关键参数分析和理论基础,有利于进一步促进镇江香醋的信息化、智能化、自动化生产。

关键词：镇江香醋固态分层发酵物联网近红外光谱卷积神经网络偏最小二乘回归算法

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科技文摘

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中国农业文摘（农业工程） 2021年第4期33卷 29-29,33,54,58,62,67,70,96,F0003页

20210401近红外高光谱联合偏最小二乘回归算法快速评估鸡肉腐败//D O I:10.25165/***.20211401.5726假单胞菌(Pseudomonass pp.)和肠杆菌(Enterobacteriaceae)是鸡肉冷藏期间(0℃~4℃)的优势腐败菌。该研究通过采集鸡肉样品900~1700 nm... 详细信息

关键词：科技文摘近红外高光谱偏最小二乘回归算法优势腐败菌肠杆菌鸡肉

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西红柿成熟度的近红外漫透射光谱无损检测

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激光技术 2019年第1期43卷 25-29页

作者：刘燕德徐海孙旭东饶宇华东交通大学光机电技术及应用研究所南昌330013

为了证实以近红外漫透射光谱技术结合化学计量学方法能有效实现西红柿成熟度的检测,采用美国海洋光学公司的QE65000光谱仪取得了西红柿的漫透射光谱数据,采用日本柯尼卡美能达CR-10反射式色差计取得了亮度、红绿色相、黄蓝色相和总色差... 详细信息

为了证实以近红外漫透射光谱技术结合化学计量学方法能有效实现西红柿成熟度的检测,采用美国海洋光学公司的QE65000光谱仪取得了西红柿的漫透射光谱数据,采用日本柯尼卡美能达CR-10反射式色差计取得了亮度、红绿色相、黄蓝色相和总色差颜色数据;通过标准数学建模方法建立了颜色模型,并通过偏最小二乘回归校正算法建立了近红外光谱模型。结果表明,两组模型都是以红绿色相指标建模时效果最佳,在99个未知样品数据中,预测模型的颜色模型误判情况分别为未成熟0%、半成熟33.33%、成熟0%;而近红外预测模型的误判情况分别为未成熟32.14%、半成熟50%、成熟0%。该研究验证了近红外光谱技术对西红柿成熟度进行无损检测的可行性,这对实现西红柿的快速、批量分选具有一定的实际意义。

关键词：光谱学 Lab颜色指标近红外漫透射光谱偏最小二乘回归算法定性西红柿

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基于XRD、NIRS和Raman光谱技术的硼砂系统鉴别和硼砂等4种中药钴辐照的稳定性研究

基于XRD、NIRS和Raman光谱技术的硼砂系统鉴别和硼砂等4种中药钴...

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作者：崔晓慧湖北中医药大学

学位级别：博士

目的硼砂作为常用矿物类中药品种之一,应用历史悠久。硼砂为一种白色矿物,混淆品甚多;天然来源的硼砂矿物、以及用药用原料的加工品硼砂可能含有一定杂质;同时,硼砂目前还没有中药材标准。因此,对硼砂药材进行品质评价是保证用药安全的... 详细信息

目的硼砂作为常用矿物类中药品种之一,应用历史悠久。硼砂为一种白色矿物,混淆品甚多;天然来源的硼砂矿物、以及用药用原料的加工品硼砂可能含有一定杂质;同时,硼砂目前还没有中药材标准。因此,对硼砂药材进行品质评价是保证用药安全的重要环节。本研究尝试从硼砂历史沿革、品质评价标准、现代鉴别方法等方面对硼砂进行系统研究,同时探索利用X-射线衍射（XRD）、近红外（NIRS）和拉曼（Raman）光谱技术构建硼砂系统鉴别方法,以期对硼砂质量控制提供新的标准和分析方法,并应用于实践,同时扩展到其他矿物类中药的分析中,丰富矿物类中药的质量控制方法。方法1本草考证和质量评价本论文首先考证历代本草,重点关注硼砂的药物基源、产地变迁、历代品质评价和采收加工,同时,结合现代国内外的文献研究,分析了硼砂的功能主治和临床应用。此外,还整理了历版《中国药典》和各地方标准收载的有关硼砂质量评价的相关内容,并进行对比,归纳总结适合硼砂质量控制的方法和质量评价指标。2制定药材的质量和规格等级标准目前我国硼砂药材商品绝大多数是用药用硼砂原料或工业硼砂加工精制而成,对其进行品质评价区分规格等级很有必要。首先从各大药材市场采集大量硼砂药材样品,归纳总结市售硼砂药材的质量现状;以经典的性状鉴别和理化方法分别对不同来源的药材样品进行鉴别、分析和整理,并探讨制定市售硼砂药材的药材标准和商品规格等级。3建立硼砂的XRD、拉曼光谱及近红外光谱分析方法在上述研究基础上,以及在以XRD分析方法确定基原的基础上,进行硼砂的拉曼光谱及近红外光谱分析,并结合相关系数法、聚类分析法、PLSR法等化学计量学算法,构建矿物药硼砂的快速定性、定量模型,实现硼砂的快速系统鉴别和品质评价。3.1硼砂的XRD分析对13批硼砂样品进行XRD光谱采集,利用JADE6.0对样品的XRD图谱分别进行寻峰和物相检索,确定样品的物相组成。绘制物相为硼砂样品的XRD图谱,与标准卡片PDF12-0258（Borax）相比对,并与易混淆品白矾和白硇砂的粉末XRD图谱相比对,考察其差异的显著性。3.2硼砂的拉曼光谱分析在XRD分析确定基原的基础上,分析各样品的拉曼光谱特征。以这8批硼砂正品的平均数和中位数图谱的10个共有峰为特征峰建立拉曼指纹图谱,以样品的相关系数为相似度评价指标,进行相似度评价和聚类分析,建立硼砂样品的拉曼光谱定性分析方法。以偏最小二乘回归（PLSR）算法建立硼砂中四硼酸钠含量的拉曼光谱定量分析模型,用于硼砂的快速质量评价。采集60批硼砂样品的拉曼光谱,并将60批样品划分为训练集和测试集,同时,所有正品硼砂均采用酸碱滴定法测定四硼酸钠的含量,并作为参考值;依次进行异常样品剔除、光谱预处理方法筛选、建模谱段筛选,将各筛选后所确定的训练集光谱数据与含量参考值数据以PLSR算法相匹配,计算相关关系,构建PLSR定量分析模型。模型以训练集内部交叉验证指导优化,内部交叉验证采用留一法交叉验证。模型优化后,采用测试集对模型预测能力进行考察。3.3硼砂的近红外光谱分析采集各硼砂正品、伪品及易混淆品的近红外光谱,分别在不同光谱预处理条件下,将正品硼砂样品的平均光谱作为参考光谱,在全谱段范围内计算所有样品光谱与参考光谱之间的相关系数,确定用于相关系数法定性分析最佳光谱预处理方法,并进一步确定正品与非正品之间的相关系数阈值,建立硼砂的定性分析模型。同时,借鉴上述拉曼光谱定量建模方法,建立硼砂中四硼酸钠含量的近红外光谱PLSR定量分析模型。4应用多种光谱技术考察硼砂等4种中药材辐照前后成分的变化程度硼砂、炉甘石、硇砂、珍珠4味矿物类中药的原粉常直接用于眼膏剂和其它外用剂。因此,对其进行灭菌是一个关键工艺。本文采用XRD、近红外光谱和拉曼光谱这三种分析技术,考察这4种药材经过60Co辐照前后各指纹图谱是否存在显著性变化,从而了解60Co辐照后对产品的安全性、有效性、质量稳定性有无影响。结果1硼砂的基原与鉴定通过本草考证,证实硼砂自《本草纲目》起,其来源即与现代文献记载相一致,为硼酸盐类硼砂族矿物硼砂精制而成的结晶,主含四硼酸钠（Na2B4O7·10H2O）。硼砂以无色透明或白色半透明,纯净,体轻质脆为佳。无论是天然来源的硼砂还是药用原料加工的硼砂,都需要进行精制,Na2B4O7·10H2O含量应为99～103%。对于硼砂药材的含量测定,由于《美国药典》方法操作简便、滴定终点颜色变化明显,且滴定液保存方便,稳定性好,因此选用该方法测定硼砂含量较好,测定结果以四硼酸钠（Na2B4O7）计,Na2B4O7含量应为52.28%54.39%,或Na2B4O7·10H2O应为99～103%”。2硼砂的规格与等级在大量市场样品调查的基础上,发现硼砂药材依据加工方法分为硼砂块、硼砂坠、硼砂粉三个规格,市场上均为统货。其中硼砂坠为结晶形成的不规则棒

关键词：中医药硼砂 XRD NIRS Raman 偏最小二乘回归算法

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