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以组织液为替代媒介的无创血糖检测研究进展

分析试验室 2016年第8期35卷 987-992页

作者：刘振尧卢启鹏高洪智丁海泉温江北中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室长春130033 广州市光机电技术研究院广州510663 广东星创众谱仪器有限公司广州510663

人体血糖检测是糖尿病治疗的关键问题。传统的血糖检测方法需要采血,造成患者的痛苦和感染的危险。而在无创血糖检测方法的研究中,血液中存在的高浓度大分子物质会造成光谱的严重散射,检测精度无法达到医用需求。因此,避开血液中大分子... 详细信息

人体血糖检测是糖尿病治疗的关键问题。传统的血糖检测方法需要采血,造成患者的痛苦和感染的危险。而在无创血糖检测方法的研究中,血液中存在的高浓度大分子物质会造成光谱的严重散射,检测精度无法达到医用需求。因此,避开血液中大分子物质的干扰,寻找到血液的替代媒介是无创血糖检测研究的突破口。本文总结了人体中组织液与血液的关系、组织液在皮肤中的分布、组织液与血液葡萄糖的含量关系、组织液与血液葡萄糖的时间延迟、组织液葡萄糖的检测研究进展,证明了借助组织液作为替代媒介进行近红外无创血糖检测的可行性。

关键词：组织液血糖检测无创替代媒介近红外

贮备饲料近红外光谱模型快速预测青绿饲料营养成分含量

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农业工程学报 2020年第2期36卷 331-336页

作者：陈华舟许丽莉林彬乔涵丽辜洁温江北桂林理工大学理学院桂林541004 广东星创众谱仪器有限公司广州510663 北部湾大学海洋学院钦州535011

为快速检测饲料的营养成分,该研究利用贮备饲料的近红处技术(near-infrared,NIR)快速分析模型预测青绿饲料的营养成分含量。基于贮备饲料的NIR定标模型,将建模优化模式转移应用到青绿饲料的营养成分定量检测,以判断模型转移能力。在实... 详细信息

为快速检测饲料的营养成分,该研究利用贮备饲料的近红处技术(near-infrared,NIR)快速分析模型预测青绿饲料的营养成分含量。基于贮备饲料的NIR定标模型,将建模优化模式转移应用到青绿饲料的营养成分定量检测,以判断模型转移能力。在实验室环境下扫描并记录新鲜的青绿饲料样本和储存的贮备饲料样本的近红外反射光谱,利用230个贮备饲料样本进行光谱定标训练,以修正偏最小二乘(modified-partial least squares,M-PLS)建模方法,结合随机局部样本、局部选参、局部非连续性可调、交叉检验等技术相结合的方式建立局部优化模型,分别测试120个贮备饲料样本和120个青绿饲料样本中的氮(nitrogen,N)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)含量。将贮备饲料的定标校正模型应用于贮备饲料验证样本的营养成分测定,其标准误差(square error of prediction,SEP):N为1.02、NDF为16.56和ADF为13.47,相关系数均在0.9以上,相对预测偏差(relative prediction derivation,RPD)均大于3;该模型具有对青绿饲料样本的营养成分预测能力,其预测SEP:N为0.90、NDF为14.11和ADF为9.98,预测相关系数均在0.9以上,预测RPD均大于3,达到快速检测误差标准。由于局部建模过程中考虑了数据的潜在非线性结构和具有近似光谱响应的样本之间的不均匀性,相对全局建模方式而言具有更好的数据驱动性质,其建模效果优于全局建模方法。结果表明,基于贮备饲料样本建立的NIR定标校正模型可以用于青绿饲料营养成分的预测,特别是局部分析模型的应用能够提高NIR快速分析的预测精度。

关键词：农产品近红外光谱贮备饲料青绿饲料局部模型全局模型

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黄连中小檗碱的近红外检测技术和预处理方法

分析试验室 2016年第10期35卷 1117-1120页

作者：刘振尧徐锋温江北陈华舟中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室长春130033 广州市光机电技术研究院广州510663 广东星创众谱仪器有限公司广州510663

以黄连中的黄连素为研究对象,采用了65个样品进行研究,建立了黄连中小檗碱的近红外快速检测方法。针对在近红外光谱分析研究中,样品的光谱中常常包含由光散射导致的干扰信息,采用了一种新颖的预处理方法光程估计与校正(OPLEC)对光谱进... 详细信息

以黄连中的黄连素为研究对象,采用了65个样品进行研究,建立了黄连中小檗碱的近红外快速检测方法。针对在近红外光谱分析研究中,样品的光谱中常常包含由光散射导致的干扰信息,采用了一种新颖的预处理方法光程估计与校正(OPLEC)对光谱进行处理,并与原始光谱建立的模型进行比较,研究了消除黄连颗粒近红外漫反射光谱散射的最佳预处理方法。实验表明,光谱预处理后建立的模型在稳健性上均有提升,其中光程估计与校正预处理法对消除光散射有着显著的效果。模型的交叉验证均方根误差(RMSECV)从0.1485降低到0.0369,相关系数R从0.9513提高到0.9854,预防均方根误差(RMSEP)从0.1145降低到0.0578。

关键词：近红外黄连 OPLEC 散射校正小檗碱

多维标度和随机森林应用于汽油的近红外定量分析

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科学技术与工程 2014年第36期22卷 137-140页

作者：秦强陈华舟李玲慧温江北桂林理工大学理学院桂林541004

随机森林(RF)回归应用于汽油辛烷值的近红外定量模型的波长优选。提出的双中心指标多维标度(DC-MDS)方法能够有效地找到定标和预测样品集的合理划分。RF回归建模的过程中选择采用较大的决策树数量(nTree=500),避免建模过程发生拟合,进... 详细信息

随机森林(RF)回归应用于汽油辛烷值的近红外定量模型的波长优选。提出的双中心指标多维标度(DC-MDS)方法能够有效地找到定标和预测样品集的合理划分。RF回归建模的过程中选择采用较大的决策树数量(nTree=500),避免建模过程发生拟合,进一步调试并选择最优的分裂变量数(mtry=130);最后在最优参数的RF建模过程中提取具有最大贡献的30个信息波长,为汽油辛烷值的测定建立离散波长的近红外定量分析模型;其预测决定系数为0.971,预测均方根偏差为0.219%。结果表明,RF回归具有应用于汽油辛烷值近红外定量测定的潜力。

关键词：汽油辛烷值近红外光谱多维标度法随机森林

基于网格搜索的参数优化方法用于鱼粉灰分的近红外LSSVM定量分析

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分析科学学报 2016年第2期32卷 198-202页

作者：陈华舟陈福许丽莉温江北李玲慧桂林理工大学理学院广西桂林541004 上海优久生物科技有限公司上海201600 钦州学院海洋学院广西钦州535000

采用近红外(NIR)光谱技术和最小二乘支持向量机(LSSVM)参数优化方法,建立定标预测模型测定鱼粉灰分的含量,采用去趋势校正和标准正交校正(DC-SNV)相结合的方式进行光谱预处理,基于网格搜索法建立LSSVM的参数优化模型,提高NIR光谱定量分... 详细信息

采用近红外(NIR)光谱技术和最小二乘支持向量机(LSSVM)参数优化方法,建立定标预测模型测定鱼粉灰分的含量,采用去趋势校正和标准正交校正(DC-SNV)相结合的方式进行光谱预处理,基于网格搜索法建立LSSVM的参数优化模型,提高NIR光谱定量分析的预测精度。结果表明,LSSVM参数网格搜索方法能够有效地应用于鱼粉NIR光谱模型优化,获得的鱼粉灰分的光谱预测值与化学测定值能较准确的匹配,有利于NIR光谱技术快速检测在养殖饲料产品中的应用。

关键词：鱼粉灰分近红外最小二乘支持向量机参数优化去趋势标准正交校正

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草莓固体可溶物的近红外光谱信息统计分析

食品科技 2015年第5期40卷 317-321页

作者：邓总纲李玲慧温江北陈华舟湖南理工职业技术学院湘潭411104 桂林理工大学理学院桂林541004

草莓是重要的草本农作物,固体可溶物的含量是影响草莓品质的主要目标之一。采用傅里叶变换近红外光谱(FT-NIRS)结合统计计量学方法对草莓的固体可溶物含量进行定量检测。基于偏最小二乘回归(PLSR)算法,通过将光谱矩阵X和化学浓度矩阵Y... 详细信息

草莓是重要的草本农作物,固体可溶物的含量是影响草莓品质的主要目标之一。采用傅里叶变换近红外光谱(FT-NIRS)结合统计计量学方法对草莓的固体可溶物含量进行定量检测。基于偏最小二乘回归(PLSR)算法,通过将光谱矩阵X和化学浓度矩阵Y进行正交分解,获取对应的综合变量(得分矩阵),结合采用多元散射校正(MSC)预处理方法,提取草莓固体可溶物的近红外光谱信息响应,讨论和比较MSC方法作用于PLSR变量分解之前或者之后的近红外分析模型预测效果。针对变量分解之后再进行光散射校正的模型(PLS+MSC+R)具有相对较高的模型效度和信度,分别利用均方根偏差(RMSEP)和相对偏差(RSD)来量化,RMSEP=0.367(%),RSD=3.51%。结果表明,MSC光散射校正技术和PLSR回归方法的综合运用能够提升草莓固体可溶物的近红外光谱建模预测能力,如果进一步结合现代食品工业的在线检测技术,有利于优质草莓品种的培育。

关键词：草莓固体可溶物 FT-NIRS PLSR MSC 效度信度

基于随机森林方法在土壤有机质近红外建模中的研究

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现代农业装备 2017年第6期38卷 37-41,54页

作者：刘振尧温江北高洪智丁海泉广州市光机电技术研究院广州510663 广东星创众谱仪器有限公司广州510663

基于随机森林(RF)算法,研究土壤有机质的近红外光谱信息响应,建立RF回归模型。通过调试模型,选择最优模型参数,对应的最优校正均方根偏差(RMSEv)为0.210。针对降维优选的信息波长、全光谱波长,分别建立RF回归模型和PLS模型,经过比较模... 详细信息

基于随机森林(RF)算法,研究土壤有机质的近红外光谱信息响应,建立RF回归模型。通过调试模型,选择最优模型参数,对应的最优校正均方根偏差(RMSEv)为0.210。针对降维优选的信息波长、全光谱波长,分别建立RF回归模型和PLS模型,经过比较模型预测结果,验证RF用于土壤近红外分析的可行性;进一步针对预测集样品计算,得到预测均方根偏差(RMSEp)为0.240,预测相关系数(Rp)为0.908。结果表明,RF算法可以为土壤近红外光谱分析优选信息波长,能够实现模型降维,且RF降维优化模型可为土壤专用的近红外分光系统的设计提供理论依据,有望应用到现代农业生产当中。

关键词：土壤近红外光谱降维优化随机森林回归

最小二乘支持向量机用于人参皂苷近红外光谱分析研究

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现代农业装备 2021年第5期42卷 17-22页

作者：丁海泉温江北高洪智刘振尧卢启鹏广东星创众谱仪器有限公司广东广州510663 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所/应用光学国家重点实验室吉林长春130033

人参作为名贵药材,具有较高的药用价值。其中皂苷是人参中主要的活性药用成分,在治疗疾病及保健功能中发挥重要作用。人参皂苷含量高低会因不同条件的变化而有较大差异。皂苷传统测定方法是紫外可见分光光度计法,该方法操作过程繁琐、耗... 详细信息

人参作为名贵药材,具有较高的药用价值。其中皂苷是人参中主要的活性药用成分,在治疗疾病及保健功能中发挥重要作用。人参皂苷含量高低会因不同条件的变化而有较大差异。皂苷传统测定方法是紫外可见分光光度计法,该方法操作过程繁琐、耗时,且破坏样品。近红外光谱技术具有快速、无损、绿色无污染等优点,为人参皂苷成分的测定进而快速评价人参的质量提供了依据。本文利用近红外技术对人参皂苷含量进行测定分析,利用最小二乘支持向量机中常用的核函数对人参皂苷进行定量建模分析,得出不同核函数的最佳模型定标效果,进一步提高了人参皂苷近红外快速定标模型分析的稳健性及精确性。最终为改善传统近红外线性分析模型的局限性,提高人参皂苷近红外光谱定量分析精度,增强模型泛化能力,深度研究了最小二乘支持向量机定量分析方法。首先对采集的人参原始光谱进行多元散射校正消除颗粒度影响,接下来重点讨论了最小二乘支持向量机算法中常用的3种核函数模型的参数优化及调节过程,建立了人参皂苷含量的定量分析模型。最优模型相关系数达到0.98,交叉检验均方根偏差为0.14%,获得了较高的分析精度。表明近红外分析技术结合最小二乘支持向量机方法在人参皂苷含量预测方面有较好的应用前景。

关键词：近红外光谱人参皂苷最小二乘支持向量机核函数参数优化

特征峰值投影技术应用于鱼粉蛋白近红外波长优选

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科学技术与工程 2016年第31期16卷 8-11,40页

作者：刘振尧陈福陈华舟卢启鹏高洪智丁海泉温江北中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 广州市光机电技术研究院广东星创众谱仪器有限公司广州510663 上海优久生物科技有限公司上海201600 桂林理工大学理学院桂林541004

采用近红外光谱线性分析技术实现对鱼粉蛋白的快速检测,选择合适的波长变量是提高模型预测精度的关键。主要目的是建立一种稳健、简单的多元线性回归(MLR)模型,通过研究基于特征峰值的投影技术实现参与建模的波长优选。特征物质在近红... 详细信息

采用近红外光谱线性分析技术实现对鱼粉蛋白的快速检测,选择合适的波长变量是提高模型预测精度的关键。主要目的是建立一种稳健、简单的多元线性回归(MLR)模型,通过研究基于特征峰值的投影技术实现参与建模的波长优选。特征物质在近红外光谱区域的吸收特征,以鱼粉一阶导数光谱的峰谷波长点作为出发点,依次采用逐步多元线性回归(SMLR)和连续投影线性回归(SPA-MLR)方法完成两度特征信息波长筛选,进一步对备选的波长变量执行显著性检验,最终确定近红外线性分析的特征信息波长组合。结果表明,近红外长波区域中优选出53个特征信息波长变量,能够提高鱼粉蛋白近红外定量模型的预测精度,简化了模型,从而提高了模型的适用性和稳健性。

关键词：近红外鱼粉蛋白特征峰连续投影波长优选