一种基于近红外光谱技术的不同品种及掺假三七的无损鉴别分析研究

基于近红外光谱技术与化学计量学方法,提出了一种不同品种及掺假三七的快速无损鉴别方法。分别采集景天三七、菊三七、血三七、田三七完整、粉末及掺假样品的近红外光谱,采用单一和组合预处理方法消除光谱中的干扰,筛选出最佳的预处理方法;结合主成分分析法建立不同品种以及掺假三七样品的鉴别模型。结果表明：结合主成分分析,采用原始光谱即可实现粉末及掺假样品的100%鉴别分析,而完整样品由于受到物理性状的干扰,其原始光谱数据的品种鉴别率仅为9.38%;而经连续小波变换预处理后可达93.75%。采用组合预处理方法可以进一步消除光谱存在的多种干扰,显著提高完整样品的鉴别准确性,采用去偏移 + 一阶导数、去偏移+连续小波变换以及二阶导数+标准正态变量变换预处理方法预处理后,完整样品的鉴别准确率达到了93.75%。以上结果表明,采用近红外光谱技术与化学计量学方法可有效实现对不同品种以及掺假三七的快速无损鉴别分析。     

基于近红外光谱技术的不同产地茯苓块无损鉴别

基于近红外光谱技术,建立了不同产地茯苓块快速无损鉴别方法.利用近红外光谱仪采集了8个不同产地茯苓块的光谱信息;通过单一及组合预处理方法消除光谱中的多种干扰;结合主成分分析方法、软独立模式分类法和Fisher线性判别分析方法分别构建了不同产地茯苓块的鉴别模型.结果 表明:光谱中存在较为明显的背景以及噪声干扰;仅采用主成分分析结合光谱预处理的方法无法实现不同产地茯苓块的准确鉴别分析,鉴别率仅为14.1％;采用软独立模式分类法可显著提高不同产地茯苓块的鉴别率,采用原始光谱或去趋势预处理可获得最佳鉴别结果,鉴别率为54.2％;采用Fisher线性判别分析方法时,用原始光谱即可得到最佳鉴别结果,鉴别率为91.7％.以上结果表明,近红外光谱技术结合Fisher判别分析方法可实现不同产地茯苓块的准确鉴别分析.     

基于近红外光谱的维生素C片无损鉴别分析

基于近红外光谱技术与化学计量学方法,建立了一种国内外不同品牌维生素C片的无损鉴别方法。采集了国内外8个品牌的维生素C片共计40个样本的近红外光谱数据,比较了完整样品以及粉末样品的近红外光谱,采用连续小波变换技术消除背景干扰和基线漂移,基于标准偏差与相对标准偏差的变量筛选方法筛选出具有代表性的波数点,结合主成分分析方法对国内外不同品牌维生素C片进行鉴别分析。结果表明:原始光谱存在着明显的背景干扰和基线漂移现象,且粉末样品的重现性要优于完整样品;单纯使用原始光谱无法辨别来自不同品牌的维生素C片;连续小波变换可以有效消除背景干扰,提高模型鉴别能力;完整样品的鉴别准确率优于粉末样品,说明国内外不同品牌维生素C片主要成分基本一致,可能是辅剂和工艺上存在细微差异。通过结合近红外光谱分析技术与化学计量学方法,可实现对国产以及进口不同品牌维生素C片的鉴别分析。     

近红外光谱法结合化学计量学方法用于茶油真伪鉴别分析

采用近红外光谱透反射模式结合化学计量学方法对纯茶油进行真伪鉴别.收集并扫描了163个样品(合格97个,不合格66个),对样本进行光谱数据预处理优化及有效波段筛选.在5750～6000 cm-1波段处,光谱经过平滑,一阶导数以及自归一化后,采用无监督学习算法即主成分分析法(Principal component anal...     

近红外光谱与化学计量学方法用于镉污染稻米的定性鉴别

采用近红外光谱漫反射模式结合化学计量学方法对稻米镉含量是否超标进行可行性鉴别分析.本研究收集了120个样本,测定其镉含量值(合格49个,不合格71个).对光谱数据预处理方法优化,确定了平滑,一阶导数以及自归一化后的数据作为输入变量.采用竞争性自适应重加权算法筛选了45个关键变量,并对上述变量的光谱吸收带进行归属.比较了主成分分析-判别分析法、偏最小二乘识别分析、线性判别分析、K-最近邻法与簇类独立软模式法5种模式识别方法.确定采用偏最小二乘识别分析建模效果最好,模型训练集与预测集鉴别准确率分别达到98.8％与91.7％.结果表明,近红外光谱作为初筛方法可用于鉴别稻米中镉含量是否超标.     

基于近红外光谱和OPLS-DA的不同牌号卷烟分类识别方法研究

为了对卷烟牌号进行准确分类鉴别,提出了一种基于近红外光谱(NIRS)分析技术结合有监督的模式识别快速鉴别卷烟牌号的新方法。利用标准正态变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)、一阶导数(FD)、二阶导数(SD)和Savitzky-Golay平滑(SG)及其相结合的光谱预处理方法对烟丝光谱进行预处理,通过近红外光谱结合主成分分析(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA) 3种模式识别方法对不同牌号烟丝进行分类识别研究,并采用分类识别正确率作为评价指标。实验结果表明：(1)烟丝近红外光谱主成分得分图交叉重叠,区分不明显,PCA无法识别出5种牌号的成品烟丝;(2)烟丝光谱经MSC+FD预处理后的PLS-DA模型可得到较好的识别效果,校正集和测试集的分类识别正确率分别为100%和98.3%;(3)烟丝光谱经MSC+SD预处理后的OPLS-DA模型的模式识别效果最好,模型对自变量拟合指数(R2X）,因变量的拟合指数(R2Y)和模型预测指数(Q2)分别为0.485、0.907 和0.748,近红外光谱校正集和测试集的分类识别正确率均为100%。说明近红外光谱技术结合有监督模式识别方法OPLS-DA建立的烟丝牌号分类模型具有高效快速、准确无损的优点,为卷烟烟丝分类提供了一种新的快速鉴别方法。     

基于近红外光谱技术与优化光谱预处理的陈皮产地鉴别研究

采集不同产地陈皮内侧和外侧的近红外光谱,采用不同光谱预处理方法进行预处理,筛选得到最佳光谱预处理方法,结合主成分分析法建立了陈皮产地的鉴别模型.实验发现,陈皮原始光谱中存在明显的基线漂移与背景干扰.使用单一光谱预处理可在一定程度上消除干扰的影响.经标准正态变量变换、多元散射校正、一阶导数、二阶导数与连续小波变换预处理后...     

专利

一种近红外光谱无损鉴别山参真伪的方法 ：一种近红外光谱无损鉴别山参真伪的方法,属于中药检测技术领域,目的在于解决现有技术鉴别山参鉴别结果不确定及鉴别过程破坏山参形体的问题。采集山参和工艺参的光谱数据,经主成分分析法提取出主成分变量作为输入变量,设定山参及工艺参的属性代码并将其作为目标变量,根据输入变量和目标变量训练网络,建立BP人工神经网络模型;采集待鉴别样品光谱数据,并经建立的BP人工神经网络模型进行仿真,输出待鉴别样品预测值,参照山参和工艺参的属性代码判断待鉴别样品。当待鉴别样品     

基于高光谱的黑色签字笔墨水种类鉴别方法研究

该文提出了高光谱成像技术结合机器学习快速无损鉴别黑色签字笔墨水种类的新方法。采集36支不同品牌型号的黑色签字笔笔迹的高光谱图像,对每支签字笔笔迹的高光谱图像选取18个感兴趣区域,共提取648个平均光谱作为样本集。对450～950 nm的原始光谱进行Savitzky－Golay平滑、Z－Score标准化和两种组合方法光谱预处理,使用线性判别分析（LDA）和随机子空间－线性判别分析（RSM－LDA）分别构建黑色签字笔墨水种类鉴别模型。实验结果表明：不同预处理方法对RSM－LDA模型的鉴别准确率影响较小,而对于LDA模型,组合预处理具有更优的鉴别准确率;相比LDA模型,RSM－LDA模型分类效果更佳,训练集的平均分类准确率达100%,交叉验证平均分类准确率达99.09%,测试集的平均分类准确率达90.70%,每类样本的准确率、精准率、召回率均高于LDA模型分类结果,模型的接受者操作特征曲线下方面积（AUC值）达0.998 3,模型性能良好。因此,采用高光谱成像技术结合RSM－LDA可实现不同品牌型号黑色签字笔墨水的快速无损鉴别。     

高光谱结合多元统计分析鉴别一次性纸杯样品

为了快速、准确地对现场一次性纸杯物证进行鉴别,提出了一种基于高光谱技术结合PCA、K-Means聚类、Fisher判别分析的识别分类方法。利用高光谱仪对收集的40个不同来源、不同用途的一次性纸杯进行检验,采用主成分分析法对光谱数据进行预处理,从中提取出了11个主成分。借助K-Means算法将40个样品聚为5组,各组分间区分明显。利用Fisher判别分析构建了3组判别函数,经检验函数模型可排除污染客体干扰,分组准确率达100%。     

基于近红外光谱分析技术的栽培香菇产地快速鉴别

建立了一种基于近红外光谱分析技术的香菇产地鉴别方法。利用近红外光谱仪扫描不同主产地的香菇干样,获得样品的近红外漫反射光谱。利用偏最小二乘判别分析(PLSDA)分别建立了吉林、湖北、福建3个省份栽培香菇的产地判别模型,同时使用光谱预处理和波长筛选技术对判别模型进行优化,最后使用预测样品对模型进行验证。结果表明,使用原始光谱建立的模型能够初步实现对产地的判别,使用光谱预处理技术扣除光谱中的背景信息,同时利用波长筛选技术选择特定波长对模型进行优化后,可进一步提高预测正确率。该方法为香菇产地真实性溯源提供了一种新方法,对香菇产业发展具有重要的实际意义。     

Application of infrared spectroscopy to the assessment of authenticity of tea

Diffusion reflectance fourier transform infrared spectroscopy in the mid-IR region was used to assess the authenticity of tea varieties. The differences between the spectra of 12 different tea varieties (seven black, two green, three semifermented grades) were sufficient to allow their discrimination by the soft independent modelling of class analogy classification method or linear discriminant analysis, despite a significant heterogeneity of the samples as revealed by variance analysis.     

偏最小二乘法在红外光谱识别茶叶中的应用

采用漫反射傅立叶变换红外光谱(FTIR)法结合主成分分析(PCA)、偏最小二乘法(PLS)、簇类的独立软模式(SIMCA)识别法对十三种茶叶进行了分类判别研究。研究结果表明,通过多元散射校正(MSC)对原始光谱进行预处理,可以提高模式识别技术的分类判别效果。在此基础上,选取1 900~900 cm-1波长范围内的茶叶红外光谱建立识别模型,三种方法都得到了满意的分类判别效果。在对检验集中全部130个样本的判别中,PCA仅有两类样本无法判别,SIMCA的识别率和拒绝率都在90%以上,而PLS的识别效果最佳,全部样本都得到了正确的归类。这一研究结果表明傅立叶变换红外光谱法与化学计量学方法相结合可以实现茶叶品种的快速鉴别,这为茶叶的客观评审提供了一种新思路。     

基于近红外光谱分析技术的食品包装塑料的定性分析

该文基于近红外漫反射光谱分析技术对食品包装材料聚乙烯、聚丙烯进行定性判别试验研究,选取不同波段范围、采用不同光谱预处理方法,使用主成分分析法(Principal component analysis,PCA)结合SIMCA、贝叶斯判别、K-近邻3种模式识别方法建立定性预测模型,并根据正确识别率比较了各模型预测性能。结果表明：使用SIMCA方法、贝叶斯判别、K-近邻3种方法建立的定性校正模型均在1 050~1 550 nm波长范围内效果较好;采用矢量归一化、标准正态变量变换、中心化、滑动均值滤波、多项式平滑滤波、一阶微分6种光谱预处理方法和上述3种模式识别方法对塑料样品近红外光谱进行了数据处理,其中在1 050~1 550 nm范围内,主成分因子数为3,采用原始光谱建立的K-近邻定性校正模型较优,对样品校正集和预测集的正确识别率均为100%。可为食品包装材料聚乙烯、聚丙烯的快速鉴别研究提供参考。     

Discrimination of Ganoderma lucidum according to geographical origin with near infrared diffuse reflectance spectroscopy and pattern recognition techniques

A rapid and nondestructive near infrared (NIR) method combined with chemometrics was used to discriminate Ganoderma lucidum according to cultivation area. Raw, first, and second derivative NIR spectra were compared to develop a robust classification rule. The chemical properties of G. lucidum samples were also investigated to find out the difference between samples from six varied origins. It could be found that the amount of polysaccharides and triterpenoid saponins in G. lucidum samples was considerably different based on cultivation area. These differences make NIR spectroscopic method viable. Principal component analysis (PCA), discriminant partial least-squares (DPLS) and discriminant analysis (DA) were applied to classify the geographical origins of those samples. The results showed that excellent classification could be obtained after optimizing spectral pre-treatment. For the discriminating of samples from three different provinces, DPLS provided 100% correct classifications. Moreover, for samples from six different locations, the correct classifications of the calibration as well as the validation data set were 96.6% using the DA method after the SNV first derivative spectral pre-treatment. Overall, NIR diffuse reflectance spectroscopy using pattern recognition was shown to have significant potential as a rapid and accurate method for the identification of herbal medicines.     

近红外光谱技术结合主成分分析法用于子宫内膜癌的诊断

应用近红外光谱技术结合化学计量学方法研究了子宫内膜癌组织近红外光谱特征提取和早期诊断的可行性. 测定了154 例子宫内膜组织切片的近红外光谱, 选取适宜的波段和光谱预处理方法进行主成分分析, 很好地区分了癌变、增生和正常子宫内膜组织切片, 并且分辨出处于不同分化期的组织切片, 为子宫内膜癌的早期诊断提供了可靠依据. 该法快速、简便, 有望发展成为一种新型的肿瘤无创诊断方法.     

Tea Classification by Near Infrared Spectroscopy with Projection Discriminant Analysis and Gene Expression Programming

Traditional gene expression programming for classification is designed for binary decisions. Herein, projection discriminant analysis for direct multiclass categorization using gene expression programming is described. Gene expression programming was first employed to examine new synthetic variables that were built as nonlinear combinations of the original features. The data were projected on planes spanned by these new synthetic variables and the nearest centroid was employed to classify new samples. A new objective function was formulated to determine optimum synthetic variables. Direct multiclass categorization using a gene expression programming algorithm was used to classify six tea varieties analyzed by near infrared spectroscopy. Compared with traditional gene expression programming, principal component analysis, and linear discriminant analysis, direct multiclass categorization with gene expression programming algorithm was more efficient. Visual inspection of high dimensional data by this approach also facilitated classification and comprehension of data.