奥林达夏橙叶片锌含量可见近红外光谱监测模型研究

以奥林达夏橙叶片粉末干样为对象,利用化学分析与可见近红外光谱技术相结合的方法,通过样品原始光谱的二阶微分及消噪(Noise)处理,运用偏最小二乘法(PLS)与交叉验证方法建立的Zn含量数学模型,其中使用Zn含量特征光谱400～500nm和1201～1300nm的组合波段建模,具有较好的预测能力,校正建模和预测模型的相关系数分别为0.9975和0.9920,交互验证预测均方根误差为0.5868。因此,利用可见近红外光谱技术,运用PLS及交叉验证方法,建立叶片Zn含量与特征波段的光谱校正模型,能快速定量检测柑桔叶片Zn含量。     

可见/近红外光谱漫透射技术检测西瓜坚实度的研究

西瓜是一种广受世界各国消费者喜爱的水果,坚实度是西瓜的一个重要品质指标,文章利用可见/近红外漫透射光谱技术进行了西瓜坚实度(FM)的无损检测研究。采用偏最小二乘法(PLS)和主成分回归法(PCR)建立了FM与漫透射光谱的无损检测数学模型,对比分析了不同光谱预处理方法(原始光谱%T,一阶微分处理光谱D1(%T ),二阶微分处理光谱D2(%T )以及光谱的Savitsky-Golay法滤波)对模型预测性能的影响。根据模型相关系数(r)及预测平方根标准偏差(RMSEP)进行了不同模型的预测性能对比,结果表明：光谱经二阶微分处理并使用Savitsky-Golay法滤波后,采用PLS法可以得到最好的FM建模结果(r=0.974,RMSEP=0.589 N)。研究表明：应用可见/近红外漫透射光谱技术检测西瓜的坚实度是可行的,为今后快速无损评价大果形厚果皮类水果坚实度提供了理论依据。     

猪肉pH值的可见近红外光谱在线检测研究

pH值是猪肉关键品质之一,实施在线检测对优化肉品加工工艺、保证产品质量、提高肉及肉制品的经济价值有重要意义。研究应用可见近红外光谱对新鲜猪肉pH值进行在线检测,实验时样品以0.25 m·s-1的速度运动,采集其可见近红外漫反射光谱(350～1 000 nm),进行反射距离校正后应用偏最小二乘回归法建立猪肉pH值在线检测模型。研究通过Kennard-stone算法划分样品校正集与预测集,对比了不同的光谱预处理方法(多元散射校正,微分等)对预测结果的影响,并对建模所用光谱变量进行优化。研究发现经过多元散射校正结合一阶微分预处理的模型效果最好,模型预测相关系数为0.905,预测均方根误差为0.051,经过优化的模型建模所用波长变量数减少一半,模型的预测相关系数提高到0.926,预测均方根误差下降至0.045。结果表明可见近红外光谱可用于新鲜猪肉pH值的在线检测。     

尖椒叶片叶绿素含量的近红外检测分析实验研究

应用傅里叶漫反射近红外光谱技术探讨了尖椒叶片叶绿素含量的无损检测方法。利用偏最小二乘法和主成分回归法分别建立了尖椒叶片叶绿素含量与漫反射光谱间的数学模型,同时对不同光谱预处理方法和不同建模波段范围对模型的预测性能进行对比分析。结果表明,用傅里叶变换光谱仪采集的原始光谱经平滑和基线校正对结果的影响不是很明显;利用PLS建模获得的结果明显好于采用PCR方法建模;原始光谱经二阶微分获得的预测结果比一阶微分光谱和原始光谱的预测结果好;剔除异常样本后,在全波段范围内原始光谱经二次微分的预测相关系数达到0.975 37,校正均方根误差和预测均方根误差分别为2.33和5.49。本研究说明, 应用近红外漫反射光谱检测叶片叶绿素含量是可行的,可为今后快速无损检测叶片叶绿素含量提供理论依据。     

基于可见/近红外光谱的乙烯利催熟西瓜与正常成熟西瓜分类试验研究

针对国内常有瓜农采摘远离成熟期的西瓜,采用高浓度乙烯利处理,诱导其快速成熟的现象,对未经乙烯利处理和经乙烯利处理的西瓜进行了可见/近红外漫透射光谱的分类试验研究,在判别分析中,提出一种简单的透过率之比判别分析法,对未经乙烯利处理样品的误判率为32.5%,经乙烯利处理样品的误判率为20%;采用马氏距离判别分析和偏最小二乘法判别分析都可以取得理想的判别结果,一阶微分光谱经Norris微分滤波处理后, 利用马氏距离判别,判别结果为未经乙烯利处理样品校正集误判率1.67%,经乙烯利处理样品校正集、预测集均没有出现误判的情况;二阶微分光谱利用偏最小二乘法判别,没有误判情况发生。在使用这两种判别方法进行判别分析时,光谱预处理方法影响判别效果,应根据采用的判别方法决定所需采用的光谱预处理方法。     

基于近红外反射光谱的洋葱可溶性固体物检测

研究利用近红外(924～1 720 nm)反射光谱预测了洋葱的可溶性固体物含量。实验选取了三种不同产地和不同采收期的洋葱为样本(268)。在重复采集光谱数据之后,榨取对应光谱采集处洋葱块汁,测定可溶性固体物参考值。研究对比了Savitzky-Golay平滑、散射校正和微分处理等预处理方法,同时基于偏最小二乘回归方法建立了统计模型。结果表明,带S-G平滑的微分处理在平滑窗口为32,跨度为10时效果最佳。一阶微分比二阶微分的预处理效果要好,预测复相关系数R2为0.87,均方根误差RMSEP为2.42 °Brix。对比显示,无平滑处理光谱数据散射校正预处理得到的结果最好,预测复相关系数R2为0.88(RMSEP=2.31 °Brix)。采用交叉验证得到的PLSR模型预测复相关系数R2为0.90,RMSEP为1.84 °Brix,其相对分析误差RPD为3。说明加散射校正处理的近红外反射光谱可用于洋葱的可溶性固体物检测。     

应用近红外光谱法快速测定蜂蜜中葡萄糖和果糖含量

采用近红外光谱法,以HPLC-ELSD分析值作为建模的基础数据,用近红外透射光谱法采集光谱,对校正集的原始光谱作均值中心化、一阶微分、正交信号校正等光谱预处理,采用主成分回归、偏最小二乘和多元线性回归法建模,以相关系数、校正标准偏差、预测标准偏差为评价指标对模型预测能力进行评价,对蜂蜜中葡萄糖和果糖含量进行快速测定。原始光谱经均值中心化、一阶微分和正交信号校正预处理后,运用多元线性回归法所建葡萄糖和果糖定量分析模型,可用于中药炮制辅料蜂蜜中葡萄糖和果糖的含量测定。     

近红外光谱检测蜂蜜中可溶性固形物含量和水分的应用研究

提出了一种利用近红外光谱技术定量分析蜂蜜中可溶性同形物含量(SSC)的新方法,同时对蜂蜜中的水分也进行了研究.在不同光谱范围内,通过对原始光谱的不同预处理,用偏最小二乘法分别建立了SSC和水分的近红外透反射光谱校正模型,所有模型都有高的的预测精度和水分的最优模型都为在全谱范围内,光谱预处理采用Norris平滑+一阶微分+多元信号校正,SSC模型的交互验证决定系数(RCV2)、交互验证误差均方根(RMSECV)、验证集决定系数(RP2)、验证误差均方根(RMSEP).SSC模型分别为0.998 6,0.190,0.998 5和0.127,水分模型分别为0.998 4,0.187.0.998 6和0.125.近红外光谱能实现蜂蜜中SSC和水分的准确测定.水分模型预测结果略好于相关文献的报道.     

近红外光谱法在慈竹微纤丝角和纤维长度分析中的应用

应用近红外光谱法对慈竹微纤丝角和纤维长度进行快速预测研究.采用X射线衍射法和显微镜法分别测定慈竹微纤丝角和纤维长度,并用光纤漫反射模式采集近红外光谱,对原始光谱分别进行消噪和消噪与正交信号校正相结合预处理,建立偏最小二乘(PLS)数学模型,对比分析模型预测能力.结果表明,慈竹微纤丝角和纤维长度原始光谱经消噪和正交信号校...     

基于遗传算法的安溪铁观音品质快速评价研究

为探究一种快速无损的安溪铁观音品质评价方法,利用遗传算法(GA)对茶样的近红外光谱特征波长进行筛选,结合偏最小二乘(PLS),建立全谱段的PLS定量模型与GA-PLS模型。结果表明,傅里叶变换近红外(FT-NIR)全谱段光谱在经过平滑+二阶导数+归一化处理后,PLS模型预测性能最高,建模结果为：校正集相关系数R_C=0.921,校正集均方根误差RMSEC=0.543,验证集相关系数R_P=0.913,验证集均方根误差RMSEP=0.665。选用近红外光谱6 670～4 000 cm-1谱区,采用遗传算法进行特征波长筛选,参与建模数据点数从1 557缩减到408个。优选波段后,GA-PLS建模结果为：校正集相关系数R_C=0.959,校正集均方根误差RMSEC=0.413,验证集相关系数R_P=0.940,验证集均方根误差RMSEP=0.587。可见,GA-PLS模型的校正集和验证集的预测结果均优于全谱段PLS模型。结果说明,在传统的近红外光谱技术结合化学计量学方法的建模基础上,加入遗传算法进行波长筛选,能有效提高模型预测能力,实现方法学的创新研究,且GA-PLS品质评价模型具有较强的参考和推广价值,为提高我国茶叶品质的检测技术水平提供新的方法借鉴。     

Source motion mitigation for adaptive matched field processing

Application of adaptive matched field processing to the problem of detecting quiet targets in shallow water is complicated by source motion, both the motion of the target and the motion of discrete interferers. Target motion causes spreading of the target peak, thereby reducing output signal power. Interferer motion increases the dimensionality of the interference subspace, reducing adaptive interference suppression. This paper presents three techniques that mitigate source motion problems in adaptive matched field processing. The first involves rank reduction, which enables adaptive weight computation over short observation intervals where motion effects are less pronounced. The other two techniques specifically compensate for source motion. Explicit target motion compensation reduces target motion mismatch by focusing snapshots according to a target velocity hypothesis. And time-varying interference filtering places time-varying nulls on moving interferers not otherwise suppressed by adaptive weights. The three techniques are applied to volumetric array data from the Santa Barbara Channel Experiment and are shown to improve output signal-to-background-plus-noise ratio by more than 3 dB over the standard minimum-variance, distortionless response adaptive beam-former. Application of the techniques in some cases proves to be the difference between detecting and not detecting the target.     

基于太赫兹时域谱分析的爆炸物检测方法研究

采用太赫兹时域谱分析技术测量了在氮气和空气环境下四种典型爆炸物的太赫兹光谱,并分别利用均值平滑、傅里叶低通滤波以及小波分解与重构三种方法来消除空气中由水蒸气吸收引起的光谱振荡现象。实验结果表明:四种爆炸物的太赫兹光谱具有可分辨的特征,能够作为识别的依据;通过研究水蒸气的影响,使得利用太赫兹时域谱分析技术检测爆炸物向实用化迈进了一步。     

光谱滤波技术对星等测量精度的影响

 白天对空间目标进行观测时,采用光谱滤波技术可以提高光电系统的极限星等探测能力。针对光谱滤波探测特点,基于现有测量方法,结合光谱反射特性,分析了光谱滤波技术对测量精度的影响,给出了修正方法;利用光电系统对某空间目标进行了实际测量,根据事后修正方法进行了仿真研究,对实际测量值与事后修正值进行了比对分析。分析表明：光谱滤波技术虽然提高了光电系统的探测能力,但对测量精度带来了较大的影响,最大精度可为0.5等星。     

基于EMD的拉曼光谱去噪方法研究

经验模态分解(EMD)方法是一个以信号极值特征尺度为度量的时空滤波过程,它充分保留了信号本身的非线性和非平稳特征,在信号的滤波和去噪中具有较大的优势。文章在介绍EMD分解方法的基础上,结合EMD的多尺度滤波特性,提出了一种新的拉曼光谱去噪方法——EMD阈值去噪法。该方法首先对含噪的拉曼光谱信号做EMD分解,得到各阶本征模态函数(IMF),然后对高频的IMF分量用阈值法进行处理,把经过阈值处理后的高频IMF分量与低频IMF分量叠加得到重构的信号,即去噪信号。通过处理对二甲苯的拉曼光谱信号,分析了在不同噪声水平上不同去噪方法的处理效果。实验结果表明EMD阈值去噪法有效地去除了噪声,较好地保留了光谱的细节信息,与小波阈值去噪方法相比较具有自适应的优势,在拉曼光谱去噪中有很好的应用前景。     

基于线阵CCD空间滤波效应的航空相机像移速度测量方法

基于空间滤波测速原理,提出了利用线阵CCD空间滤波效应进行航空相机像移速度测量的新方法。对线阵CCD输出图像进行隔行采样,模拟了多狭缝的空间滤波特性,实现了对航空相机像移速度的光学非接触测量。通过研究空间滤波器的功率谱密度函数,对影响线阵CCD空间滤波特性的关键因素进行了特性分析,并在实验上验证了利用线阵CCD推扫图像模拟多狭缝空间滤波器测量像移速度的可行性。结果表明,对于5～53.2 mm/s范围内的像移速度,测量误差导致的像移量误差不大于1/3 pixel,能够满足航空相机像移补偿精度的要求。     

光电系统对空间目标探测能力综合评估方法

对空间目标实际探测过程中,光电系统的探测能力不仅与其可探测信噪比有关,还与其所成图像的质量有关,即空间分辨能力有关。针对现有光电系统探测能力分析不足,提出了一种基于调制传递函数下的信噪比探测模型(MSNR),给出了基于MSNR下的系统极限探测能力综合评估方法,实现可定量分析大气、像差、目标运动等对系统探测能力的影响;利用实测数据完成对MSNR模型的完善,对不同条件下光电系统的极限探测能力进行了仿真,仿真结果表明:大气条件、系统像差、目标运动等条件对系统的探测能力影响明显,目标运动导致探测能力降低近1.0等星;该方法实现定量对光电系统的探测能力进行综合评估,可为系统优化设计与实际工作开展提供一定的科学依据。     

Post-processing of EPR spectra by convolution filtering: calculation of a harmonics' series and automatic separation of fast-motion components from spin-label EPR spectra

This communication reports on post-processing of continuous wave EPR spectra by a digital convolution with filter functions that are subjected to differentiation or the Kramers-Kr?nig transform analytically. In case of differentiation, such a procedure improves spectral resolution in the higher harmonics enhancing the relative amplitude of sharp spectral features over the broad lines. At the same time high-frequency noise is suppressed through filtering. These features are illustrated on an example of a Lorentzian filter function that has a principal advantage of adding a known magnitude of homogeneous broadening to the spectral shapes. Such spectral distortion could be easily and accurately accounted for in the consequent least-squares data modeling. Application examples include calculation of higher harmonics from pure absorption echo-detected EPR spectra and resolving small hyperfine coupling that are unnoticeable in conventional first derivative EPR spectra. Another example involves speedy and automatic separation of fast and broad slow-motion components from spin-label EPR spectra without explicit simulation of the slow motion spectrum. The method is illustrated on examples of X-band EPR spectra of partially aggregated membrane peptides.     

结合背景差分和显著值筛选的运动检测算法

本文为降低背景干扰,提出了一种结合背景差分和显著值筛选的运动检测方法。该方法将VIBE运动检测方法看作一个前置处理过程,用于粗定位可疑目标区域。然后在这些可疑目标区域上,提出一种基于稀疏表示和组合Lasso回归的显著值计算方法,计算可疑区域图像块的显著值。最后通过滤除显著值过小的可疑区域图像块来降低背景干扰,提高运动检测的精确度指标。在Changedetection.net的数据子集上的仿真实验结果表明,该方法的召回率和精确度指标都较高,而且平均检测耗时少。     

激光核聚变中的一种X光解谱方法

本文在SAND迭代法的基础上,采取带有周期性光滑化的限幅迭代方法,求解激光核聚变中的X光能谱取得了较好的结果。这个方法适用于根据亚千X射线谱仪、多道k边滤波谱仪和多道滤波-荧光谱仪的测量结果回推靶等离子体的X射线能谱。计算结果表明,该方法完全抑制了数值不稳定性,消除了非物理的“负能谱”现象和解谱结果中的数值结构。特别是该方法对初始试探谱有很强的适应性,解谱计算结果与初始试探谱无关。     

Model Decoupled Synchronization Control Design with Fractional Order Filter for H-Type Air Floating Motion Platform

H-type motion platform with linear motors is widely used in two-degrees-of-freedom motion systems, and one-direction dual motors need to be precisely controlled with strict synchronization for high precision performance. In this paper, a synchronous control method based on model decoupling is proposed. The dynamic model of an H-type air floating motion platform is established and one direction control using two motors with position dependency coupling is decoupled and converted into independent position and rotation controls, separately. For the low damping second-order oscillation system of the rotation control loop, a new fractional order biquad filtering method is proposed to generate an antiresonance peak to improve the phase and control gain of the open loop system, which can ensure system stability and quick attenuation for external disturbances. In the multiple-degree-of-freedom decoupled control loops, a systematic feedback controller design methodology is proposed to satisfy the given frequency domain design specifications; a feed-forward control strategy is also applied to compensate the disturbance torque caused by the platform motion. The simulation and experimental results demonstrate that the proposed synchronization control method is effective, and achieves better disturbance rejection performance than the existing optimal cancellation filtering method and biquad filtering method.