最小角回归算法(LAR)结合采样误差分布分析(SEPA)建立稳健的近红外光谱分析模型

结合采样误差分布分析(SEPA)框架和最小角回归(LAR)算法,提出了一种SEPA-LAR变量逐步筛选方法用于波长选择,并建立了稳健的近红外光谱分析模型。利用蒙特卡洛采样(MCS)获得多个数据集划分建立多个模型,对光谱各变量(波长)在所有模型的LAR系数进行统计分析,按其回归系数绝对值总和由大到小排序,选择排序靠前的波长建立偏最小二乘(PLS)模型,以未参与SEPA-LAR和建模的独立验证集对该模型进行评价。将玉米湿度、柴油密度以及奶酪脂肪的近红外光谱数据用于SEPA-LAR的性能检验,独立验证集的预测均方根误差(RMSEP)分别为0.001 44%(湿度指标)、0.001 58 g/mL(密度指标)以及1.13 g/100 g(脂肪含量指标)。结果表明,相较于竞争自适应重加权采样法(CARS),该方法具有更优异的稳定性;相较于移动窗口偏最小二乘(MWPLS)以及蒙特卡洛无信息变量消除(MCUVE)方法,该方法选择的变量更少,预测误差更低,预测性、可解释性和稳定性更优异。     

仪器噪声在近红外光谱偏最小二乘模型内的传播效应

在实际多元校正应用中有很多因素会影响偏最小二乘(PLS)模型的预测效果,作为光谱数据本源的仪器噪声是其中的重要影响因素。以往的研究工作多使用各种滤波器或平滑方法来降低仪器噪声的影响,然而对于仪器噪声如何影响偏最小二乘的建模过程和模型预测能力鲜有报道。该文阐述并论证了仪器噪声怎样通过第一个隐变量的计算被引入模型中,经过对偏最小二乘计算过程的理论推导,论述了噪声的引入对偏最小二乘权重向量、载荷向量计算具有累积效应,并随着后续隐变量的计算不断在模型中传递,从而对偏最小二乘模型产生影响。同时对偏最小二乘模型的预测误差进行理论分解,将其划分为无噪理想模型本身的误差和由噪声传播导致的误差。结果表明,仪器噪声不仅会降低偏最小二乘模型的预测性能,还会影响偏最小二乘模型的最优复杂度选择。     

基于拉曼光谱法所建的多元校正模型预测烟草中绿原酸和芸香苷的含量北大核心CSCD

为了满足现场批量检测的需求,基于拉曼光谱建立了多元校正模型,实现了烟草中绿原酸和芸香苷含量的预测。120个烟草样品(包含90个校正集样品和30个验证集样品)用50%(体积分数)甲醇溶液萃取后注入拉曼光谱液体池中,在325 nm激发波长下采集800~2000 cm^(-1)内的拉曼光谱,采用Savitzky-Golay卷积平滑法预处理所得原始拉曼光谱,用Monte-Carlo交互检验法选择隐变量数目,并在1555.8~1652.9 cm^(-1)波段内建立偏最小二乘法(PLS)多元校正模型,以避免绿原酸和芸香苷拉曼光谱在1600 cm^(-1)附近的光谱重叠干扰。结果显示,所建绿原酸和芸香苷模型的预测均方根误差(RMSEP)分别为0.88和0.67,预测集决定系数(R_(p)^(2))分别为0.948和0.970,说明基于拉曼光谱和PLS所建模型,可以对烟草中多酚类化合物绿原酸和芸香苷含量实现准确可靠的预测。