基于高光谱技术的果糖检测优化算法和可视化方法
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作者:
作者单位:

(山东师范大学 物理与电子科学学院,山东 济南 250013)

作者简介:

杜军(1973-),女,山东泰安市人,博士,副教授,硕士生导师,研究方向为无线传感器网络、优化算法及信号处理.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(81400285)和山东重点科研发展基金(2016GGX101016)资助项目 (山东师范大学 物理与电子科学学院,山东 济南 250013)


Optimization and visualization for the prediction of apple sugar content based o n hyperspectral imaging technology
Author:
Affiliation:

(College of Physics and Electronic Science,Shandong Normal University,Jinan 250013,China)

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    摘要:

    为提升高光谱成像技术对果糖的无损检测精度, 引进一种优化偏最小二乘(PLS)因子数的方法,以高光谱 技术采集的苹果数据为基础,对比分析了全波段建模、遗传算法(GA)和连续投影算法(SPA) 选择光谱特征波段建模在 优化前后对果糖的预测性能。结果表明,优化方法不仅提高了模型的预测能力,同时降低了 模型的复杂度, 为PLS在化学计量学中的应用提供了改进方法。优化方法对全波段PLS模型的改善效果最 优,预测误差均方根(RMSEP)和测试组相关系数(Rp)前分别为〖 J P〗0.657、0.828,优化后改善至0.604、0.871。另外,本 文从可视化角度对果糖含量的差异进行表征,并取得良好效果,为进一步提升高光谱检测水 果内部品质的准确性提供了理论基础。

    Abstract:

    This paper presents a novel approach using hyperspectral imaging techn ology for fast and nondestructive detection of apple sugar contents.The optimization of partial least square (PLS) model focuses on a threshold in term of th e PRESS derivative (the sum of squared error) in order to ignore the other inefficient f actors.This novel approach is able to effectively improve the prediction performance and reduce co mputational complexity at the same time.A comparison of three models is conducted,includin g full spectra partial least square model (FS-PLS),genetic algorithm associated with partial least square model (GA-PLS) and successive projections algorithm associated with partial least squ are model (SPA-PLS).The numerical results show that the FS-PLS mo del is the best, which is able to achieve the root mean square error of prediction of 0.614and t he correlation coefficient of prediction of 0.841.The improvement can meet the r equirement in terms of accuracy of fruit inner quality using hyperspectral imaging technology. Meanwhile,the visualized difference of the sugar content is implemented by band mathematical t ool with software ENVI 4.7.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

管晓梅,杜军,张立人,肖斌.基于高光谱技术的果糖检测优化算法和可视化方法[J].光电子激光,2018,29(2):173~180

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  • 收稿日期:2017-06-02
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  • 在线发布日期: 2018-03-15
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