检索结果-南通市图书馆

基于显微高光谱成像技术判别食源性致病菌种类的方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 392-397页

作者：康睿程雅雯周玲莉任妮江苏省农业科学院江苏南京210031 农业农村部长三角智慧农业技术重点实验室江苏南京210031

如何实现对食源性致病微生物的早期快速检测是全球食品安全领域面临的挑战之一。传统的致病菌生化检测方法虽然准确性高,但是过程复杂、耗时漫长,易错过控制疫情爆发的窗口期。该研究提出一种基于暗场显微高光谱成像技术的检测方法,能... 详细信息

如何实现对食源性致病微生物的早期快速检测是全球食品安全领域面临的挑战之一。传统的致病菌生化检测方法虽然准确性高,但是过程复杂、耗时漫长,易错过控制疫情爆发的窗口期。该研究提出一种基于暗场显微高光谱成像技术的检测方法,能够借助显微镜技术突破传统光谱成像的灵敏度和分辨率极限,并利用可见/近红外光谱为单个致病菌细胞添加高分辨率的图像和光谱信息。以空肠弯曲杆菌、大肠埃希氏菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌为检测对象,采用显微高光谱成像技术进行数字化表征和数据采集,结合双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)算法对各致病菌细胞的图像和光谱数据进行建模分类。结果显示,显微尺度的致病菌光谱数据呈现可判别的分布规律,新采用的Bi-LSTM网络在光谱数据集中表现优异,在三种致病菌的分类任务中取得了91.0%的平均准确率,而传统的线性判别分类器(LDA)和支持向量机分类器(PCA-SVM)的平均准确率分别为80.1%和88.5%。但是,仅依赖光谱数据进行致病菌种类判别仍然存在较为严重的假阳性问题,尤其是在大肠埃希氏菌O157:H7和鼠伤寒沙门氏菌的分类中存在错误分类。图像信息的加入则能够显著改善各分类的识别准确率,其中Bi-LSTM分类器取得了高达98.1%的准确率,LDA和PCA-SVM均取得了95.3%的准确率。研究结果表明,显微高光谱成像技术在食源性致病菌的特异性光谱和图像表征中具有优势,提出的Bi-LSTM网络能够直接处理高维的图谱特征,两种技术的融合在食源性致病菌细胞级别的早期检测应用中展现潜力。

关键词：食源性致病菌细菌细胞检测显微高光谱成像技术光谱识别

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增量学习的拉曼光谱识别算法

陆军工程大学学报 2023年第4期2卷 62-69页

作者：陈赵懿冯柯陈志斌杨小强李焕良陆军工程大学野战工程学院江苏南京210007 陆军研究院河北石家庄050000

针对拉曼光谱仪内置数据库样本数量少和新增物质光谱无法识别的问题,提出了一种增量学习的拉曼光谱识别算法。构建了基于空间注意力机制的一维膨胀卷积神经网络(convolutional neural network model,CNN_SA),用数据库已有光谱数据对CNN... 详细信息

针对拉曼光谱仪内置数据库样本数量少和新增物质光谱无法识别的问题,提出了一种增量学习的拉曼光谱识别算法。构建了基于空间注意力机制的一维膨胀卷积神经网络(convolutional neural network model,CNN_SA),用数据库已有光谱数据对CNN_SA预训练,提取拉曼光谱特征,与逻辑回归(logistic regression,LG)和支持向量机(support vector machine,SVM)等算法相比,CNN_SA具有更好的识别性能。并采用类别增量的学习方式,将CNN_SA学习的先验知识迁移到新增物质的拉曼光谱识别中,极大提高了新增物质小样本拉曼光谱的识别准确率。

关键词： SERS 光谱识别卷积神经网络注意力机制增量学习

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养殖水体中孔雀石绿的SERS光谱识别

光谱学与光谱分析 2014年第5期34卷 1284-1288页

作者：郭淑霞张凤玲高盼曾勇明陈宏炬刘国坤王磊厦门大学机电工程系福建厦门361005 厦门大学化学系福建厦门361005

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种重要的高灵敏度分析技术。基于SERS的技术特点,建立了真实体系下孔雀石绿定性检测方法。提出了一种光谱自动识别算法,有机整合了稳健的傅里叶变换基线校正,基于主成分分析的特征提取与人工神经网络分类器... 详细信息

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种重要的高灵敏度分析技术。基于SERS的技术特点,建立了真实体系下孔雀石绿定性检测方法。提出了一种光谱自动识别算法,有机整合了稳健的傅里叶变换基线校正,基于主成分分析的特征提取与人工神经网络分类器。该方法结合基线的低频特征,通过迭代傅里叶变换实现基线校正;通过样本空间中类间与类内的欧氏距离判别自动获取拉曼光谱信号主成分的最优组合,实现光谱数据的降维与特征提取;最后构建三层反向传播神经网络分类器进行样本分类。实验结果表明,基线去除可排除基线变化对检测结果的影响;光谱主成分的优化组合可减小基线校正残余及复杂体系中被测物以外的物质拉曼峰对检测结果的干扰,同时实现了分类器最小化。该方法用于养殖用海水中孔雀石绿的现场检测,最低检出浓度0.1μg·L-1。该方法具有可拓展性,可以直接应用于其他溶胶/凝胶体系中SERS光谱的定性分析。

关键词：表面增强拉曼光谱光谱识别基线校正主成分分析神经网络

温度限制串联相关网络用于有机环境污染物紫外光谱的识别

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光谱学与光谱分析 2003年第1期23卷 119-122页

作者：刘思东崔秀君张卓勇郭英娜叶汉峰丁蕴铮东北师范大学化学学院吉林长春130024 首都师范大学化学系北京100037 东北师范大学城市与环境科学学院吉林长春130024

本文将温度限制串联相关网络用于有机环境污染物紫外光谱的识别。紫外光谱的库检索比红外光谱检索更困难 ,因为紫外光谱的重叠更为严重。此外 ,光谱测量的漂移和噪声也会影响紫外光谱库检索的正确率。因此 ,采用具有模糊性质的神经网络... 详细信息

本文将温度限制串联相关网络用于有机环境污染物紫外光谱的识别。紫外光谱的库检索比红外光谱检索更困难 ,因为紫外光谱的重叠更为严重。此外 ,光谱测量的漂移和噪声也会影响紫外光谱库检索的正确率。因此 ,采用具有模糊性质的神经网络是一个很好的选择。温度限制串联相关网络 (TCCCN)是一种与通常所用BP网络不同结构的网络模型 ,它采用串联相关的神经元连续方式 ,且引入温度参数 ,因而可以减少网络的过度训练和加快训练速度。本工作采用TCCCN进行紫外光谱的库检索 ,对有关参数进行了优化 ,并对光谱测量噪声的影响做了研究。结果表明 ,采用TCCCN方法明显优于在谱库检索中常用的相关系数法。

关键词：温度限制串联相关网络有机环境污染物紫外光谱人工神经网络光谱识别

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西鄂尔多斯主要荒漠灌木高光谱特征识别研究

西鄂尔多斯主要荒漠灌木高光谱特征识别研究

作者：赵向苗内蒙古农业大学

学位级别：硕士

荒漠植物作为荒漠生境中不可或缺的部分,对环境改善有着重要作用。了解其光谱特征不仅为荒漠植物高光谱遥感识别提供基础依据,对荒漠区植物多样性保护及生长状况监测具有重要作用。本研究选取西鄂尔多斯国家级自然保护区内自然条件下生... 详细信息

荒漠植物作为荒漠生境中不可或缺的部分,对环境改善有着重要作用。了解其光谱特征不仅为荒漠植物高光谱遥感识别提供基础依据,对荒漠区植物多样性保护及生长状况监测具有重要作用。本研究选取西鄂尔多斯国家级自然保护区内自然条件下生长的蒙古扁桃、沙冬青、霸王、半日花、四合木,实测其冠层光谱数据结合叶绿素含量测定,研究5种灌木光谱共性及差异性,分析其适应环境特异性;运用马氏距离法选取特征差异波段,识别不同荒漠灌木;分析光谱特征与叶绿素相关性,选取敏感参数预测叶绿素回归方程,了解其生长状况;分析保护区唯一常绿阔叶灌木沙冬青春夏秋冬四季光谱特征,测定保护区不同龄级沙冬青光谱特征,进行龄级识别,得出不同龄级沙冬青生长状况与龄级关系。期望对保护区荒漠植物光谱特征识别、生长状况监测及遥感解译提供基础数据。主要研究结论如下:(1)保护区5种荒漠灌木光谱曲线经预处理后仍然具有一般植物的光谱曲线走向,但在可见光波长范围里表现出较强差异性。差异显著波段主要集中在可见光及近红外波段(550～654nm,750nm-1070nm,1180nm-1270nm,1650nm-1790nm)附近。(2)五种荒漠灌木原始光谱、一二阶微分、包络线去除光谱经马氏距离法识别后,运用逐步判别法进行精度分析,结果显示马氏距离法选取的差异波段对五种荒漠灌木能够有效区分,所选波段均为荒漠植物特征波段。其中,二阶微分变换处理后的光谱识别精度最高。(3)5种荒漠灌木反射率与叶绿素相关性较好,选取敏感波段进行回归方程构建,对叶绿素含量预测结果较为准确。两者相比较而言,一阶微分光谱对叶绿素预测精度最高(95.94%),回归方程效果最优。可通过其与叶绿素关系的研究,进一步监测其生长状况。(4)不同季节沙冬青光谱曲线表明:1)冬季沙冬青光谱曲线在680～750nm反射率差异显著,表现出显著的“红边”效应,明显高于其他三个季节。2)红边参数的变换能够用来表示沙冬青在不同阶段的生长状态,可通过红边参数结合遥感数据进行光谱识别。3)RVI指数较其他值更能明显表现出沙冬青生长状态,与沙冬青在不同季节生长状态达到一致性,可结合RVI指数对其叶绿素含量进行估算,进一步掌握其生长状况。(5)不同龄级沙冬青光谱曲线表明:1)沙冬青光谱曲线在整个波长范围基本相同,由于沙冬青(幼龄)生长较好,与其它龄级反射率差异较大。2)经马氏距离法计算,选取沙冬青3个龄级差异波段均为特征光谱波段,可进一步进行龄级识别研究。3)沙冬青光谱反射率与叶绿素在740nm内的波长范围具有较好相关性,比较而言,微分处理后光谱曲线相关性波段明显增多。综上所述,保护区内5种荒漠灌木光谱曲线总体符合植物趋势,差异显著波段主要集中在可见光及近红外波段。马氏距离法能够有效识别五种灌木。不同荒漠灌木光谱特征与叶绿素含量具有较好相关性,可通过其与叶绿素关系的研究,进一步监测其生长状况。典型荒漠常绿阔叶灌木沙冬青冬季具有明显“红边”效应,可进行光谱特征识别;红边参数及植被指数均能在一定程度上反映沙冬青生长状况,对其生长状况监测具有重要意义。由于沙冬青(幼龄)生长较好,与其它龄级反射率差异较大,不同龄级沙冬青光谱差异显著波段可运用马氏距离法进行识别。本研究结果为保护区荒漠植物生长状况监测、荒漠植物识别及高光谱遥感解译提供了重要的理论数据。

关键词：高光谱光谱识别荒漠植物西鄂尔多斯叶绿素含量敏感波段

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分形理论在光谱识别中的应用

光谱学与光谱分析 2006年第4期26卷 772-774页

作者：熊宇虹温志渝张流强温中泉梁玉前重庆大学光电工程学院重庆400044

分形理论是研究一类不规则、混乱复杂,但其局部和整体具有相似性体系的科学。分形维数是分形理论中用于描述对象的不规则度和自相似性的基本度量。文章以符合朗伯-比尔定律的光谱信号为研究对象,在概述分形几何基本原理的基础上,提出了... 详细信息

分形理论是研究一类不规则、混乱复杂,但其局部和整体具有相似性体系的科学。分形维数是分形理论中用于描述对象的不规则度和自相似性的基本度量。文章以符合朗伯-比尔定律的光谱信号为研究对象,在概述分形几何基本原理的基础上,提出了以分形维数作为光谱识别特征的方法,运用相空间重构得出了光谱信号的分形维数,通过对光谱信号的分形维数进行比较,达到识别不同光谱的目的,最后举例对该方法进行了说明。

关键词：分形分形维数光谱分析光谱识别

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人工神经网络参数调整对生物光谱识别的影响

光谱学与光谱分析 2003年第3期23卷 566-568页

作者：施伟杰张铁强郑咏梅吉林大学南岭校区物理数学中心吉林长春130025

本文介绍了一种利用反向传播人工神经网络 (BP ANN)对生物可见光谱进行识别的方法。利用自组的光纤探头式光谱仪对苹果的疤痕和烂痕微区表面进行部分可见光范围 (5 0 0～ 730nm)的光谱测量 ,采用具有单隐层的BP ANN对光谱数据进行分析 ... 详细信息

本文介绍了一种利用反向传播人工神经网络 (BP ANN)对生物可见光谱进行识别的方法。利用自组的光纤探头式光谱仪对苹果的疤痕和烂痕微区表面进行部分可见光范围 (5 0 0～ 730nm)的光谱测量 ,采用具有单隐层的BP ANN对光谱数据进行分析 ,以便对生物表面性质实现自动识别。本文着重就神经网络的输出值范围、训练方式、隐层数及不同程度的噪音信号等对神经网络识别精度的影响做了较为详尽的讨论。

关键词：人工神经网络生物光谱识别光谱分析光纤探头式光谱仪苹果疤痕分析

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催熟对采后菠萝品质的影响与光谱识别

食品科学 2021年第9期42卷 192-198页

作者：徐赛陆华忠梁鑫丘广俊林伟广东省农业科学院农业质量标准与监测技术研究所广东广州510640 广东省农业科学院广东广州510640 湛江市农业科学研究院广东湛江524094

为探究催熟对采后菠萝品质的影响,并寻找一种快速检测品质的方法,本实验探究了催熟与未催熟菠萝采后一定贮藏期内黑心程度变化与果心、果肉和整果的可溶性固形物(total soluble solid,TSS)、可滴定酸(titratable acid,TA)质量分数变化,... 详细信息

为探究催熟对采后菠萝品质的影响,并寻找一种快速检测品质的方法,本实验探究了催熟与未催熟菠萝采后一定贮藏期内黑心程度变化与果心、果肉和整果的可溶性固形物(total soluble solid,TSS)、可滴定酸(titratable acid,TA)质量分数变化,并探究可见/近红外光谱(visible near/infrared spectroscopy,VIS/NIR)技术实时识别以及早期预测菠萝品质状态的可行性。菠萝采后品质变化规律表明,TSS质量分数在催熟、未催熟菠萝果肉中均最高,其次是整果,果心最低,但催熟菠萝的TSS质量分数在采摘初期高于未催熟菠萝,在贮藏过程中逐渐降低,未催熟菠萝TSS质量分数在贮藏过程中逐渐升高。催熟和未催熟菠萝的TA质量分数从高到低依次均为果肉>整果>果心。催熟菠萝的TA质量分数在采摘初期高于未催熟菠萝,在贮藏过程中无明显变化趋势,未催熟菠萝TA质量分数随贮藏时间延长逐渐上升。催熟与未催熟菠萝TSS/TA均为果心最高,整果和果肉其次。未催熟菠萝TSS/TA在采摘初期(第4天)大于催熟菠萝,但随贮藏时间延长逐渐降低,差异逐渐缩小。在第9天,催熟与未催熟菠萝的TSS质量分数、TA质量分数和TSS/TA均接近。VIS/NIR识别结果表明,VIS/NIR可以有效展现菠萝果实的特征信息,识别菠萝是否经过催熟处理及黑心程度,识别催熟菠萝贮藏时间(第4、5、6、7、8、9天),识别未催熟菠萝贮藏时间(第4、5~7、8、9天),并可预测未催熟菠萝采后第6天是否会发生黑心。本研究结果为菠萝种植与采后货架管理提供科学参考,对促进菠萝产业提升具有一定的积极意义。

关键词：菠萝催熟品质光谱识别

船舶溢油污染海冰可见光-近红外反射光谱特征及其角度效应

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2075-2082页

作者：许建康刘丙新杜雨隆李颖刘鹏陈澎大连海事大学航海学院辽宁大连116026 大连海事大学环境信息研究所辽宁大连116026

随着北极航线的开通,往来极地冰区的船只数量逐年增加,这使得发生冰区溢油的风险随之增加。冰区溢油具有清理难度大、污染持续时间长等特点,快速准确的监测手段成为提高清理效率、降低污染危害的重要途径之一。遥感技术在开阔水域溢油... 详细信息

随着北极航线的开通,往来极地冰区的船只数量逐年增加,这使得发生冰区溢油的风险随之增加。冰区溢油具有清理难度大、污染持续时间长等特点,快速准确的监测手段成为提高清理效率、降低污染危害的重要途径之一。遥感技术在开阔水域溢油的监测中得到了广泛应用,但在有冰海区溢油的监测研究较少。尤其对于受溢油污染的海冰的反射光谱特征及其随角度变化规律的研究鲜有报道。通过开展海冰溢油模拟实验,测量不同观测天顶角和相对方位角下油污染海冰的可见光-近红外反射光谱,天顶角每间隔10°采集一次,范围为:-50°~50°,相对方位角包括了:0°、90°、180°、270°。利用光谱标准偏差分析海冰受污染前后的光谱差异,选取差异值最大的波段560 nm作为油污染海冰识别的特征波段。为探寻特征波段反射差异随观测几何变化的规律,构建了一种考虑海冰前向散射特征的核驱动模型Ross Thick-Roujean-r-RPV,并利用实测数据进行检验,在主平面和垂直主平面的拟合误差分别为0.00462、0.00416,拟合效果优于Ross Thick-Li sparse、Ross Thick-Li sparse R、Ross Thick(QU)-Roujean及Ross Thick(QU)-Li sparse R-r-RPV等常用核驱动模型。利用该模型,进一步模拟了不同观测几何条件下油污染前后海冰特征波段反射差异的角度效应。结果表明,海冰在相同观测几何条件下,受污染前后反射光谱存在差异,污染海冰反射率要低于清洁海冰,且清洁海冰在波段1013~1196 nm范围内存在一个波峰,而在受污染后此波峰消失;当观测方位角不同时,海冰反射率也存在差异,具体表现为,在前向方向随着观测角度的增大而增加,而在后向方向则表现为随观测角度的增加而降低;在主平面方向,反射率随观测角度增加则是先增加后降低。在天顶角为50°,相对方位角范围在250°~290°时,光谱差异最大,即最有利于海冰溢油的提取。研究结果能够为冰区船舶溢油监测传感器的波段和观测几何优选提供参考。

关键词：海冰溢油监测光谱识别 BRDF 核驱动模型