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多元散射校正预处理波段对近红外光谱定标模型的影响

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光谱学与光谱分析 2014年第9期34卷 2387-2390页

作者：王动民纪俊敏高洪智河南工业大学粮油食品学院河南郑州450001 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

利用近红外光谱对非均匀样品进行分析时,所得样品光谱中包含由光散射导致的干扰信息,通常需要借助多元散射校正算法(multiple scattering correction,MSC)对光谱进行预处理。由于不同波段光谱中所包含的散射信息、噪声水平、基线漂移程... 详细信息

利用近红外光谱对非均匀样品进行分析时,所得样品光谱中包含由光散射导致的干扰信息,通常需要借助多元散射校正算法(multiple scattering correction,MSC)对光谱进行预处理。由于不同波段光谱中所包含的散射信息、噪声水平、基线漂移程度等存在差异,利用MSC方法对光谱进行预处理时,基于不同波段的光谱数据会得到不同的校正结果,进而影响所得定标模型的可靠性。以60个全麦粉样品为研究对象,确定定标区间后,对包含定标区间的不同波段的原始光谱分别进行MSC处理,并利用固定区间内的光谱数据结合偏最小二乘回归(partial least square regression,PLSR)方法建立分析样品中蛋白质含量的定标模型,研究了MSC光谱预处理波段对定标模型的影响,并对MSC光谱预处理波段进行了优化,使定标模型的相关系数由0.96提高到0.98,交互验证均方根误差(root mean squares error of cross validation,RMSECV)由0.37%降低到0.32%。结果表明:利用MSC方法对样品光谱预处理时,光谱预处理波段会影响多元散射校正对光谱中非化学吸收信息的校正能力,确定合适的预处理波段是获得可靠分析结果的一个前提条件。

关键词：多元散射校正预处理波段偏最小二乘回归近红外光谱分析

多元散射校正技术用于近红外定标波长组合的优选研究

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光谱学与光谱分析 2007年第1期27卷 58-61页

作者：芦永军曲艳玲冯志庆宋敏大连民族学院理学院光电子技术研究所辽宁大连116600

在近红外光谱定量分析技术中,多元散射校正(MSC)算法可以有效地剔除由于样品颗粒度、装填密度、湿度等物理因素所导致的散射影响,有效地提高了光谱的信噪比。相关光谱法反映了样品待测成分光谱信息和浓度信息之间的线性相关性,在定标波... 详细信息

在近红外光谱定量分析技术中,多元散射校正(MSC)算法可以有效地剔除由于样品颗粒度、装填密度、湿度等物理因素所导致的散射影响,有效地提高了光谱的信噪比。相关光谱法反映了样品待测成分光谱信息和浓度信息之间的线性相关性,在定标波长优选过程中发挥了重要作用。然而采用单一波长通道一元线性回归计算得到的相关光谱极易受到散射的影响,掩盖了待测成分的特征线性信息,将多元散射校正技术用于相关光谱的信息提取和噪声压制,克服了上述的困难,并通过人参样品的定标实验验证,得到了良好的效果和满意的定标结果。

关键词：近红外多元散射校正相关定标

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近红外相关光谱的多元散射校正处理研究

光谱学与光谱分析 2007年第5期27卷 877-880页

作者：芦永军曲艳玲宋敏大连民族学院光电子技术研究所辽宁大连116600

近红外相关光谱法可以揭示待测成分光谱吸光度数据与浓度数据之间的全光谱线性相关性,明确待测成分在近红外波段的特征吸收位置,为定标波长的优选提供了依据。但是该相关光谱法极易受到样品颗粒的散射影响而掩盖与待测成分相关的光谱信... 详细信息

近红外相关光谱法可以揭示待测成分光谱吸光度数据与浓度数据之间的全光谱线性相关性,明确待测成分在近红外波段的特征吸收位置,为定标波长的优选提供了依据。但是该相关光谱法极易受到样品颗粒的散射影响而掩盖与待测成分相关的光谱信息。文章首先提出将原始近红外光谱数据进行散射校正处理后再参与相关运算得到散射校正相关光谱的思想,经过实验验证得到的散射校正相关光谱有效地降低了散射的影响,提高了相关光谱的信噪比,更加准确地表征了待测成分吸光度数据与浓度数据之间在近红外全光谱通道的线性相关性。

关键词：近红外相关光谱多元散射校正

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硝酸盐传感器在深海压力下的校准方法

红外与激光工程 2024年第3期53卷 280-283页

作者：张乃心朱星玥单保一徐鉴吴锜山东大学海洋研究院山东青岛266237 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 香港科技大学理学院中国香港999077

研究表明,海水中溴化物的紫外吸收光谱受到深海压力的影响会影响海水中硝酸盐的测量准确度。现有的水下硝酸盐传感器已暴露出测量误差大,环境适应性差、无法应用于2000 m以下的深海探测等问题。因此,为了更准确地计算硝酸盐浓度,有必要... 详细信息

研究表明,海水中溴化物的紫外吸收光谱受到深海压力的影响会影响海水中硝酸盐的测量准确度。现有的水下硝酸盐传感器已暴露出测量误差大,环境适应性差、无法应用于2000 m以下的深海探测等问题。因此,为了更准确地计算硝酸盐浓度,有必要开展深海压力对海水紫外吸收光谱的校正研究。实验室对模拟深海压力环境中的硝酸盐进行测试试验,提出了两种算法用来矫正压力下的紫外光谱,通过实验验证了这两种压力校正算法对硝酸盐计算的预测准确性。结果表明,多元散射校正-偏最小二乘法回归校正算法具有最好的测量效果,R^(2)为0.997,平均绝对误差(MAE)为1.294μmol/L,平均偏差误差(MBE)为0.037μmol/L。

关键词：硝酸盐压力校正紫外光谱法多元散射校正

多元散射校正与Savitzky-Golay平滑模式的组合优选应用于土壤有机质的近红外光谱分析

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计算机与应用化学 2011年第5期28卷 518-522页

作者：陈华舟潘涛陈洁梅光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室(暨南大学) 广东广州510632 上海大学数学系上海200444

采用近红外(NIR)漫反射光谱,建立土壤有机质的NIR光谱分析的偏最小二乘(PLS)模型,比较和选择多元散射校正(MSC)和Savitzky-Golay(SG)平滑用于改善NIR光谱分析的预测能力。把SG平滑模式由原来的117种扩充为483种,并构建了SG平滑模式与PL... 详细信息

采用近红外(NIR)漫反射光谱,建立土壤有机质的NIR光谱分析的偏最小二乘(PLS)模型,比较和选择多元散射校正(MSC)和Savitzky-Golay(SG)平滑用于改善NIR光谱分析的预测能力。把SG平滑模式由原来的117种扩充为483种,并构建了SG平滑模式与PLS因子数联合优选的化学计量学平台。对于单独(或联合)做MSC、SG平滑预处理以及未做光谱预处理的5种情形,分别建立土壤有机质NIR光谱分析的PLS模型。最优的情形是先后做SG平滑和MSC预处理,其中最优的SG平滑参数为5次多项式、3阶导数、21点平滑,对应的PLS因子数、预测均方根偏差(RMSEP)、预测相关系数(R_p)分别为5,0.246(%),0.883,大幅度优于未做光谱预处理的模型预测效果。从而表明,SG平滑和MSC的组合优选可以显著改善土壤有机质的NIR分析效果。所构建的化学计量学平台和方法框架是改善NIR分析能力的有效途径。

关键词：土壤有机质近红外光谱偏最小二乘法 Savitzky-Golay平滑多元散射校正

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多元散射校正在荧光谱分析中的应用研究

光散射学报 2013年第2期25卷 187-191页

作者：王顺利尚丽平李占锋邓琥封居强西南科技大学信息工程学院绵阳621010 西南科技大学制造科学与工程学院绵阳621010

针对废水中氨基酸荧光分析过程中光谱数据去噪声处理过程,提出了基于多元散射校正思想建立相对荧光强度与浓度关系模型的方法,建立了荧光测量中多波段波谱系列线性模型。研究结果表明,实验数据进行线性拟合,色氨酸呈现出良好线性关系,... 详细信息

针对废水中氨基酸荧光分析过程中光谱数据去噪声处理过程,提出了基于多元散射校正思想建立相对荧光强度与浓度关系模型的方法,建立了荧光测量中多波段波谱系列线性模型。研究结果表明,实验数据进行线性拟合,色氨酸呈现出良好线性关系,通过多元散射校正方法进行光谱数据处理,有效降低了散射及测量环境噪声的影响,提高了光谱数据的信噪比,校正后数据更加准确的表征了色氨酸相对荧光强度与浓度数据之间的线性相关性。建立的多波段波谱系列线性模型为现场检测仪器研制过程中滤波片的选择及混合溶液的在线解析提供了理论依据。

关键词：荧光谱多元散射校正校正模型相对荧光强度相关性

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基于多元散射校正的中药材种类鉴别

电子制作 2022年第22期30卷 90-92,99页

作者：金莹何蔚娟咸阳职业技术学院机电学院陕西西安712000 三原县农业科学技术中心陕西三原713800

本文针对中药材种类的鉴别问题,提出了一种基于多元散射校正的中药材鉴别方法。该方法基于不同产地的同类中药材的红外光谱数据,通过建立中药材的多元散射数学模型,利用大数据分析工具对药材光谱数据的均值、中位数、众数等特征数据进... 详细信息

本文针对中药材种类的鉴别问题,提出了一种基于多元散射校正的中药材鉴别方法。该方法基于不同产地的同类中药材的红外光谱数据,通过建立中药材的多元散射数学模型,利用大数据分析工具对药材光谱数据的均值、中位数、众数等特征数据进行分析,得出了同一药材在不同产地或环境下的相似度及差异性,对中药材的种类进行了分析与确定,并对结果进行了检验。

关键词：机器学习多元散射校正马氏距离分类主成分分析

多元散射校正对近红外光谱分析定标模型的影响

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光学精密工程 2005年第1期13卷 53-58页

作者：赵强张工力陈星旦暨南大学物理系广东广州510632

采用近红外漫反射光谱分析技术,用傅里叶变换型光谱仪对50个烟叶样品采集吸收光谱,采用常用的多元散射校正(MSC)对光谱预处理,通过主成分分析、相关谱等方法比较分析了预处理对光谱分析的影响,用偏最小二乘(PLS)回归法建立近红外光谱与... 详细信息

采用近红外漫反射光谱分析技术,用傅里叶变换型光谱仪对50个烟叶样品采集吸收光谱,采用常用的多元散射校正(MSC)对光谱预处理,通过主成分分析、相关谱等方法比较分析了预处理对光谱分析的影响,用偏最小二乘(PLS)回归法建立近红外光谱与总糖含量的定标模型,用 Leave One Out的交叉检验(Cross Validation)检验定标模型,结果 PLS 因子数由 MSC校正前的 5 降为校正后的 3,RM SECV值仅由0.884 1%降为0.85%。实验证明:对光谱进行MSC预处理能有效减少模型的最佳因子数,简化数学模型,使模型更稳定,更便于传递,但并不能显著减小最优定标模型的预测标准差,即不能显著提高模型的预测能力。

关键词：多元散射校正近红外光谱模型因子偏最小二乘回归

基于SNV和MSC结合遗传算法对羊肉葡萄糖含量可见—近红外光谱建模效果研究

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草业科学 2024年

作者：尹成诚康景刘建新年芳唐德富甘肃农业大学理学院

为提高羊肉中营养成分可见-近红外光谱预测模型的稳定性和准确性，本研究以葡萄糖（Glucose，GLU）指标为例，采用遗传算法（Genetic Algorithm ，GA）提取特征波长后，结合标准正态变换（Standard normal transformation，SNV）和多元... 详细信息

为提高羊肉中营养成分可见-近红外光谱预测模型的稳定性和准确性，本研究以葡萄糖（Glucose，GLU）指标为例，采用遗传算法（Genetic Algorithm ，GA）提取特征波长后，结合标准正态变换（Standard normal transformation，SNV）和多元散射校正（Multiple scattering correction，MSC）两种预处理方式进行偏最小二乘法建立预测模型，对比SNV、MSC预处理直接进行偏最小二乘的建模效果。结果显示：在标准正态变换下遗传偏最小二乘模型（GA-SNV-PLS）优于直接在标准正态变换下偏最小二乘模型（FS-SNV-PLS）。经交叉验证后，模型的均方根误差RMSE（Root mean square error）为0.122，决定系数R2（coefficient of determinant）为0.930，相对分析误差PRD（relative percent deviation）为2.295。相较于全光谱偏最小二乘模型（FS-PLS）、全波段多元散射校正偏最小二乘模型（FS-MSC-PLS）和多元散射下遗传偏最小二乘模型（GA-MSC-PLS），其R和RPD分别提高了95.80%、50.21%、85.05%；62.65%、37.08%、52.54%。由SNV结合遗传算法建立的偏最小二乘模型能够提高模型的预测能力。

关键词：近红外光谱羊肉葡萄糖标准正态变换多元散射校正遗传算法