基于Mann-Whitney非参数检验和SVM的竹类高光谱识别

以毛竹、雷竹和孝顺竹野外高光谱数据为基础,在非参数统计理论和模式识别的基础上,提出了利用Mann-Whitney非参数检验筛选竹类间最佳特征区分波段及利用支持向量机识别竹类的问题.研究结果表明:(1)毛竹与雷竹之间的最佳区分波段为503～655,689～732,757～1 000,1 038～1 084,1 238～1...     

基于叶片高光谱特性分析的树种识别

高光谱遥感技术的出现将为解决森林树种的精细识别难题提供有效的途径。利用高光谱遥感技术进行树种鉴别时,光谱特征的选择及提取是个非常重要的过程。与多光谱数据相比,高光谱数据具有波段多、数据量大、冗余度大等特点。该文利用光谱微分法对原始光谱数据进行处理,分析不同树种原始光谱、光谱一阶微分和光谱二阶微分曲线图,从中选择差异较大的波段用于鉴别不同树种。最后利用欧氏距离对所选择的波段进行检验识别不同树种的效果,检验的结果显示选择的波段能有效地区分不同树种。区分不同树种的有效波段大都位于近红外波段, 并且差异最大的波段也是近红外波段,其分别为1 657～1 666和1 868～1 877 nm。     

空间遥感光谱辐射计紫外／真空紫外光谱辐照度定标技术

实验证明了发散光照明模式和平行光照明模式标定的光谱辐照度响应度在定标误差范围内一致．在此基础上构建了由150W大功率氘灯、500W氙灯和球面反射镜组成的平行光光谱辐照度定标单元，该单元解决了大多数光谱辐射计由于在紫外波段响应度低、信噪比小导致的定标困难，而且其输出光谱辐照度在一定距离范围内变化很小从而减小了装调误差，提高了定标准确度．分两个波段标定了一台紫外光谱辐射计160nm～400nm波段光谱辐照度响应度，其中160nm～250nm定标误差4．6％，250nm～400nm定标误差2．4％．     

基于光谱波段自相关的水稻信息提取波段选择

通过大田试验,使用ASD光谱仪测量水稻不同生育期的冠层光谱,将光谱以10 nm为步长进行合并,再将不同日期光谱的所有波段组合计算相关系数平方（R2）,生成R2矩阵,并绘制R2分布图。根据R2越大,光谱波段之间冗余信息越多,R2越小,水稻光谱波段信息含量越多的原则,在所有测量日期中选择出前100个R2最小值对应的波段,将这些波段进行统计分析。结果表明,可见光区域各个波段之间和红外（近红外和短波红外）区域各个波段之间都含有大量冗余信息。水稻信息量丰富的波段主要集中在可见光的长波波段,红边波段,近红外第一和第二峰值波段,以及短波近红外第一峰前区（1 530 nm附近）和第二峰值区（2 215 nm附近）。比较水稻与其他植被对于最优波段的选择,400～410,630～650和1 520～1 540 nm三个波段区间表现为水稻信息提取较为独特的波段。     

基于血清紫外-可见吸收光谱的胆固醇含量研究

将血清紫外-可见吸收光谱与神经网络理论结合用于血液中胆固醇含量的分析。研究表明,在350～600 nm波段范围内, 吸收光谱具有以下几个特征：(1)不论胆固醇含量如何,在416 nm处均有一个较强的吸收峰;(2)在波段450～500 nm之间有一肩峰, 其中心波长位于460 nm处; (3)在578 nm处还有一个较弱的峰;(4)不同胆固醇含量的吸收光谱的形状是明显不同的。血清吸收光谱是胆固醇等多种组分光谱叠加的结果, 416 nm处的吸光度与胆固醇含量之间无明显相关性,呈现出一种随机的关系, 因此不能由416 nm处的吸光度来确定胆固醇的含量是否异常。基于波段455～475 nm范围内血清的吸光度与胆固醇含量有明显的相关性,文章构建了血清吸收光谱与胆固醇含量之间关系的神经网络模型。     

叶片滞尘对大叶黄杨光谱特征的影响及其滞尘量预测研究

大气颗粒物污染在全球范围内已成为严重的城市环境问题之一。为探究滞尘对叶片光谱特征的影响,并建立以高光谱数据为基础的叶面滞尘预测模型。以北京市常见绿化树种(大叶黄杨)为研究对象,设置高、中、低滞尘污染梯度,采集720个叶片样本,利用ASD Fildsoec Handheld光谱仪获取高光谱数据。结果表明:光谱反射峰分别在560和900 nm处,吸收谷分别在400～500, 600～700和1 000～1 050 nm范围内;有无滞尘的叶片反射率在不同波段表现出不同的规律,在400～760和760～1 100 nm范围内的光谱反射率大小分别表现为滞尘叶片除尘叶片、滞尘叶片除尘叶片;滞尘与除尘叶片在植被光谱曲线上的差异性较明显, 350～700和1 900～2 500 nm波段,滞尘叶片的光谱反射率略高于除尘叶片,而在780～1 400 nm范围内,滞尘叶片光谱反射率则显著低于除尘叶片,差异性表现为:重度污染区中度污染区轻度污染区;反射率在可见光波段(350～780 nm)随叶面滞尘量的增加而增大,而近红外波段(780～1 100 nm)的变化趋势则相反;粉尘对叶片的红边斜率影响较大,表现为滞尘叶片无尘叶片,而对红边位置没有显著影响。叶面滞尘量预测模型中,以叶面水含量指数、简单比值指数建立的二次多项式预测模型效果最好,分别为y=-1.18x~2+0.542 4x+0.991 7,y=-7.67x~2+3.692 4x+0.371 4。模型验证表明,R~2分别达到0.987 7和0.887 3,拟合效果较好,说明预测模型可有效地估测大叶黄杨叶面滞尘量。     

基于谱聚类与类间可分性因子的高光谱波段选择

随着遥感技术和成像光谱仪的发展,高光谱遥感图像的分辨率不断提高,其庞大的数据量在提高其遥感探测能力的同时,也给分析和处理带来了很大的困难。高光谱波段选择可以有效减少数据冗余,提高分类识别精度和处理效率。因此如何从多达数百个波段的高光谱图像中选择出具有较好分类识别能力的波段组合是亟待解决的问题。针对上述问题,采用基于图论的谱聚类算法,将原始高光谱图像中的波段作为待聚类的数据点,利用互信息描述两两波段间的相似度,生成相似度矩阵。再根据图谱划分理论,将相似度矩阵生成的非规范化图拉普拉斯矩阵进行谱分解,得到类间相似度小且类内相似度大的类簇;然后根据地物类型计算各波段的类间可分性因子,将其作为类簇内进一步选择代表性波段的参考指标,达到降维的目的;最后通过支持向量机与最小距离分类方法对波段选择后的图像分类。该方法区别于传统的无监督聚类方法,采用基于图论的谱聚类算法,并根据先验知识计算类间可分性因子来选择波段。通过与自适应波段选择算法和基于自动子空间划分的波段指数算法的对比实验,结果表明：两组实验当聚类数目达到相对最佳时,该波段选择方法支持向量机图像总分类精度达到94.08%和94.24%以上,最小距离分类图像总分类精度达到87.98%和89.09%以上,有效保留了光谱信息,提高了分类精度。     

海南制浆树种中主要成分的近红外分析与模型优化

为提高制浆树种的利用效率,缓解国内制浆造纸原料短缺的现状,降低行业污染与总体成本,尝试将近红外光谱技术用于海南省制浆树种的成分含量分析,以期根据实时所得成分含量相应调整工艺参数。用结构简单、易改装的全息光栅分光近红外光谱仪采集了海南省常见的适龄制浆树种（尾细桉、尾巨桉、尾叶桉、马占相思和粗果相思）共205个样本的近红外光谱,按传统实验室方法分析其主要成分--综纤维素和木质素的含量。选择合适的预处理方法与偏最小二乘法结合,建立了两种分析模型,并通过遗传算法剔除不相关的变量,筛选出特征波段,明确综纤维素和木质素的特征吸收,优化了模型。其中综纤维素分析模型建立时采用Savitzky-Golay 13点3倍平滑、矢量归一化和一阶导数预处理原始光谱,1 150.3～2 362.0 nm波段参与建模。筛选出的波段包含了1 188～1 196 nm之间CH₃中C-H伸缩振动的二级倍频吸收,1 742～1 633 nm区间内O-H伸缩振动的一级倍频,2 112 nm附近O-H变形振动、O-H伸缩振动的合频等纤维素的特征吸收;也包含了1 470～1 495 nm之间O-H伸缩振动的一级倍频,1 906和1 911 nm附近C═O伸缩振动的二级倍频等聚戊糖的特征吸收。模型RMSEP值为0.55%,绝对偏差范围为-0.91%～0.87%。木质素分析模型建立时采用Savitzky-Golay 13点3倍平滑、多元信号校正和二阶导数预处理原始光谱,1 137.6～1 872.5和2 131.0～2 424.1 nm波段参与建模。筛选出的波段包含了1 143 nm附近苯环C-H伸缩振动的二级倍频吸收和CH₃的C-H伸缩振动的二级倍频吸收,1 670～1 684 nm处苯环C-H伸缩振动的一级倍频,2 205 nm附近C-H、C═O伸缩振动的合频等木质素的特征吸收。模型RMSEP值为0.45%,绝对偏差范围为-0.76%～0.79%。两个模型的RPD值分别为4.71和3.47,均能满足制浆树种主要成分在线快速分析测定的工业需求。同时,本研究为制浆树种近红外表征体系的建立提供了理论依据,对近红外技术助力制浆造纸工业由自动化向智能化转变具有较为显著的意义。     

琅琊山景区不同叶绿素条件下树种叶片光谱差异分析

叶绿素含量高低反映植物健康状况,研究景区树种叶片叶绿素绝对值(SPAD)不同的光谱变化规律能为叶绿素高光谱监测波段识别与景区树种管理提供理论支撑。从琅琊山景区灌木和乔木类选取9个常见树种,探讨相同树种叶片SPAD值变化时的光谱差异,同时,横向对比相同SPAD值不同树种叶片的光谱特征,并深入分析不同树种叶片SPAD值与单波段原始光谱、光谱倒数、一阶微分、二阶微分及波段组合差值指数、归一化指数、比值指数、一阶微分归一化指数、一阶微分比值指数之间的关系。结果表明：9个所测树种叶片随着叶绿素SPAD值的升高,光谱变化规律各不相同,在可见光波段区分明显,总体上,光谱反射率最高的样本组SPAD值较低;叶绿素SPAD值相同时,在可见光波段,桂花较其余树种反射率整体较高; 在780~1 350 nm波段,广玉兰叶片反射率始终排前三,其余波段变化规律不明显;原始光谱反射率的二阶微分与海桐叶片SPAD值相关系数最大,一阶微分与其余8种相关性最高;与灌木、落叶乔木叶片SPAD值相关系数最大的光谱指数分别为差值指数、一阶微分归一化指数,与常绿乔木、不分树种相关系数最大的为一阶微分比值指数。     

唐卡主色矿物颜料光谱分析

唐卡作为一件艺术品,具有较高的历史价值和艺术价值。对唐卡的矿物颜料进行鉴别分析,对唐卡的鉴定、修复、数字化存档、再现等具有非常重要的意义。该研究对唐卡主色矿物颜料进行体系性的光谱分析,选用唐卡绘制过程中5种主色常用的矿物颜料,深入分析矿物颜料的可见光、近红外、短波红外光谱特征产生机理,总结了不同色系矿物颜料可见光、近红外、短波红外谱段光谱特征。通过分析同一矿物颜料粉末、调和骨胶颜料以及颜料上布色卡光谱特征,发现粉状颜料调和骨胶后,反射率整体下降,在1 447和1 928 nm附近出现两个水的强吸收特征。而当骨胶溶物涂绘上布后,随着膏状颜料中水分的减少,上述两个吸收特征均变弱,个别颜料在1 447 nm处的吸收特征甚至消失。因此,矿物颜料粉末和颜料上布色卡光谱极为接近,可以在后期的唐卡颜料分析中直接利用唐卡矿物颜料粉末光谱进行匹配分析。唐卡红色矿物颜料为朱砂,矿物成分主要为HgS,其光谱在可见光波段先降后升,500 nm附近形成一个较深的吸收特征,且吸收峰较宽（430～530 nm）,红光谱段附近反射率急速升高,近红外波段反射率变化较为平直,在1 940和2 250 nm附近有弱吸收特征。唐卡黄色矿物颜料主要有三种：土黄（雄黄、雌黄）,赭石及金箔,主要成分分别为硫化砷、氧化铁及金。其特征光谱在可见光谱段集中在400～500 nm之间,不同颜料的吸收特征位置和吸收深度均不同。赭石在近红外波段的反射率整体较低,且860 nm附近还出现了吸收特征;而雄黄、雌黄和土黄则在近红外和短波红外谱段表现出反射率较高且波形平直,在1 890和2 230 nm附近有弱吸收特征;金箔在可见光波段的吸收特征窄浅,可作为区分的依据。唐卡蓝色矿物颜料为石青,主要矿物成分为蓝铜矿,其光谱在500～1 000,1 500,2 040,2 285和2 350 nm附近均有较强吸收特征,而在1 885和1 980 nm处有弱吸收特征。唐卡绿色矿物颜料为石绿,主要矿物成分为孔雀石,其光谱在550～1 000 nm有较强的宽吸收特征,在2 270和2 350 nm有明显吸收特征。尽管石青和石绿主要矿物成分皆为碳酸铜,但石绿在900～1 900 nm红-近红外谱段反射率增加较缓,1 500 nm无吸收特征,可以作为区分石青和石绿的依据。唐卡白色矿物颜料为砗磲和白土,主要矿物成分分别为碳酸钙和高岭土。在可见光谱段范围,砗磲在370 nm有弱吸收特征,而白土则在370和730 nm处有两个明显的吸收特征,可作为区分。在短波红外和近红外谱段,白土在1 425,1 930和2 230 nm均具有明显吸收特征,砗磲则在1 930和2 320 nm有明显吸收特征,1 440 nm处吸收特征较弱。且同种矿物颜料粉末,矿物粉末颗粒越大,颜料颜色越深,其光谱特征反射率越低。     

1，2-和1，4-萘醌248 nm激光光解的瞬态吸收光谱研究

利用纳秒级激光光解动态吸收光谱装置,研究１,２－和１,４－萘醌中性水溶液的瞻态吸收光谱,发现１,２－萘醌及,１,４－萘醌被光电离合形成的阳离子自由基在３８０ｎｍ均有最大吸收,但１,４－萘阳离子自由基在衰变过程中又形成了两种新的活性粒子,它们的最大吸收分别位于４１０和５８０ｎｍ,分析表明：４１０ｎｍ属于１,４－蔡醌脱氢自由基的吸收,而５８０ｎｍ很可能归属由于于４１０和５８０ｎｍ,分析表明：４１０ｎｍ     

Strong violet luminescence from ZnO nanocrystals grown by the low-temperature chemical solution deposition

The luminescence properties of zinc oxide (ZnO) nanocrystals grown from solution are reported. The ZnO nanocrystals were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, cathodo- and photoluminescence (PL) spectroscopy. The ZnO nanocrystals have the same regular cone form with the average sizes of 100-500 nm. Apart from the near-band-edge emission around 381 nm and a weak yellow-orange band around 560-580 nm at 300 K, the PL spectra of the as-prepared ZnO nanocrystals under high-power laser excitation also showed a strong defect-induced violet emission peak in the range of 400 nm. The violet band intensity exhibits superlinear excitation power dependence while the UV emission intensity is saturated at high excitation laser power. With temperature raising the violet peak redshifts and its intensity increases displaying unconventional negative thermal quenching behavior, whereas intensity of the UV and yellow-orange bands decreases. The origin of the observed emission bands is discussed.     

Cathodoluminescence Spectral Characteristics of Quartz and Feldspars in Unaltered and Hydrothermally Altered Volcanic Rocks (Almeria,Spain)

The volcanic rocks of the Cabo de Gata region have been transformed by hydrothermal alteration, forming in some areas, highly silicified and feldspatized rocks. Various samples from outcrops of unaltered and hydrothermally altered volcanic rocks were studied by conventional transmitted-light microscopy to determine their genesis (magmatic, inherited or neoformed) and scanning electron microscope cathodoluminescence to define their spectral features. The magmatic quartz shows emission bands at 400, 440, and 480nm., and these bands disappear or decrease in the secondary hydrothermal quartz, characterized also by an intense emission band at around 570–580 nm, and another around 460 nm. The inherited magmatic plagioclase and neoformed anorthoclase have some similar emission bands and their genesis is not marked by cathodoluminescence features. The magmatic K-feldspars (sanidine), have emission bands at around 425, 440, and 490 nm, constituting a strong blue emission (420–500 nm). This emission is weaker in the neoformed K-feldspars that, however, have a strong emission band at around 570 nm. These data show that some cathodoluminescence spectral characteristic can be used to determine the petrogenesis of rock.     

杨木和桉木的二维相关红外光谱

采用红外光谱结合二维相关分析技术,对两种速生阔叶树杨木和桉木进行了快速鉴别研究。结果表明,二者在一维红外光谱图上差别不明显,而二维相关红外谱图具有较大的差别。在800～1 500 cm-1波段范围内,二者的同步二维相关光谱图还比较类似,都在1 221,954,879 cm-1处出现较强的自动峰,在1 470, 1 150,1 1 05, 1 008 cm-1处出现微弱的自动峰。在1 500～1 800 cm-1波段范围内,杨木在1 655 cm-1处有一个非常强的自动峰,在1 600 cm-1附近有一个很弱的自动峰,二者形成了一对正的交叉峰;桉木在1 725,1 650和1 600 cm-1处均出现较强的自动峰,并形成一个较强的3×3峰组。除此之外,桉木还在1 580和1 510 cm-1出现2个弱的自动峰,其中1 580 cm-1和其余4个自动峰形成了较弱的负交叉峰,1 510 cm-1和其他3个自动峰形成正的交叉峰。这说明,桉木在1 500～1 800 cm-1波段对应的官能团比杨木相应的官能团对热微扰更为敏感,杨木和桉木的二维相关红外光谱差别,快速鉴别这两种木材的。     

Experimental results of the performance of a laser fiber as a remote sensor of temperature

We present experimental results demonstrating the performance of an erbium-doped silica fiber as a remote temperature sensor. The sensor is based on the fluorescence intensity-ratio change of two spectral bands as a function of temperature in the wavelength interval from 515 to 570 nm. We apply a radiometric analysis to the fluorescence spectrum that we have measured to determine the optimal spectral bands to use in the power ratio of the sensor. The spectral bands used in the power ratio, with best performance, are 525–535 nm/555–565 nm, with a signal–noise ratio of 57 and 56 dB, respectively. The sensor sensitivity is about , and the resolution is approximately .     

食用菌的傅里叶变换红外光谱鉴别

利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)研究了担子菌木耳目、非褶菌目和伞菌目6个科9个属的10种食用菌的子实体。将光谱分为5个区S1区(3 050～2 800 cm-1),S2区(1 750～1 500 cm-1),S3区(1 500～1 200 cm-1),S4区(1 200～950 cm-1),S5区(950～700 cm-1);在5个区中,强峰出现在S4区的1 080 cm-1附近和1 040 cm-1(1 020 cm-1)附近,以及S2区的1 640 cm-1附近,1 640 cm-1附近的峰为酰胺Ⅰ振动峰,前两峰为糖类振动峰。根据5个区光谱峰值和吸收强度比,可以鉴别不同的食用菌。700～950 cm-1范围有可能作为区分不同属蘑菇间的指纹区。     

Ce3+,Pb2+和Sn2+离子在β′-Al2O3型六角铝酸盐1.30BaO·6Al2O3中的发光性质

本文研究稀土离子Ce3+和S2型离子(Pb2+和Sn2+)在β′-Al2O3型富钡相六角铝酸盐1.30BaO·6Al2O3中的发光性质。发射光谱和激发光谱表明,在富钡相中激活离子占据两个不等当的晶体学格位。Ce3+激活的样品,发射光谱由四个带组成,其相对强度不依赖于激活离子的浓度,不同Ce3+发光中心间没有能量传递。对于Pb2+和Sn2+,在紫外激发下,荧光光谱包含三个带,Pb2+的带峰值为390nm,425nm和485nm;Sn2+为388nm,418nm和457nm。425nm和418nm发射分别归于占据晶体学BR格位的Pb2+和Sn2+;390nm和388nm发射归于反BR格位上的Pb2+和Sn2+;而485nm和457nm的带分别是Pb2+和Sn2+的离子对的发射。离子对是由占据(Ba)nO镜面层上的BR和反BR格位的Pb2+(或Sn2+)所形成。Pb2+和Sn2+离子的发光按照Sx型离子能级作了讨论。     

A Sensitive Resonance Scattering Spectral Assay for the Determination of Trace H<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>2</Subscript> Based on the HRP Catalytic Reaction and Nanogold Aggregation

Gold nanoparticles in size of 15 nm exhibit a resonance scattering (RS) peak at 580 nm, in pH 6.4 citrate buffer solutions. Horseradish peroxidase (HRP) strongly catalyzed the H2O2 oxidation of o-phenylenediamine to form an intergradation of cyclohexa-3, 5-diene-1, 2-diylidenediamine and the product of 2, 3-diaminophenazin. Both cause gold nanoparticles aggregations to enhance the RS intensity at 580 nm greatly. Under the optimal conditions, the concentration of H2O2 (C) in the range of 0.08-2.2 micromol/l was proportional to the enhanced RS intensity at 580 nm (DeltaI580 nm). Its regression equation was DeltaI580 nm=46.8C+3.4, with a correlation coefficient of 0.9983 and a detection limit of 0.03 micromol/l H2O2. This new RS spectral method was applied to the determination of H2O2 in water samples with satisfactory results.