基于蚁群-遗传算法的光谱选择方法与应用

脂肪作为牛奶中的重要营养成分,是评价牛奶质量的一项重要指标。高光谱图像技术能够提供几十到数千波长的数据,能够反映牛奶中不同组成成分细微的光谱差异;另一方面,相邻波段之间往往具有很强的相关性,不仅增加了计算量,而且容易造成维数灾难等问题,因此对高光谱数据进行波段选择非常重要。工作中提出了PLS-ACO特征波段选择方法,并与遗传算法结合,组合成了PLS-ACO-GA的特征波段选择新方法。提出的两种方法以蚁群算法为基础,PLS回归模型回归系数的绝对值作为评价波长重要性的主要依据,以此作为蚁群算法的启发式信息,利用蚁群算法进行智能搜索,结合遗传算法,产生更多优秀的特征波段组合,避免PLS-ACO算法得到的只是局部最优解,得到的最优波段组合能够更好的反映牛奶中脂肪成分的信息;通过计算波长贡献率,筛选出最优波段组合,并与遗传算法,CARS算法和基本蚁群算法光谱特征选择方法比较,最后比较不同特征选择方法下的PLS回归模型预测效果。PLS-ACO, PLS-ACO-GA, CARS, GA和ACO分别筛选了牛奶样品光谱中的18,16,40,43和42个特征波段。其中PLS-ACO-GA筛选波段后的PLS预测模型效果最好,预测集R2_p和RMSEP分别为0.997 6和0.062 2,PLS-ACO次之,预测集R2_p和RMSEP分别为0.997 0和0.077 8。PLS-ACO和PLS-ACO-GA不仅减少了特征波段数量,而且提高了模型的精度。对PLS-ACO-GA进行特征波段选择后的数据,建立MLR,RFR和PLS回归预测模型。MLR预测模型的R2_p和RMSEP分别为0.997 6和0.062 3。RFR回归模型R2_p和RMSEP分别为0.999 9和0.003 0,PLS回归模型的R2_p和RMSEP分别为0.997 6和0.062 2。RFR模型在三种回归预测模型中表现最好。研究结果表明PLS-ACO和PLS-ACO-GA这两种方法可以实现光谱数据特征波段选择,高光谱技术可以实现牛奶中脂肪含量的检测,为牛奶脂肪含量检测提供了一种新的、快速无损的方法。     

高光谱图像与稀疏核典型相关分析冷鲜羊肉新鲜度无损检测

羊肉新鲜度受多种因素影响，通常由多个指标来综合评价，常规试验操作复杂不适合在线检测。高光谱成像数据能够反映羊肉新鲜度变化过程中多种成分的变化信息，但是光谱特征提取与评价模型的建立对最终结果影响较大。为了研究高光谱成像与多指标的快速检测羊肉新鲜度的可行性，提出一种稀疏核典型相关分析方法，借助实验室测定的多个标准值，研究多指标的羊肉新鲜度无损检测。采集了70个代表各级新鲜程度的羊肉样本400~1 000 nm高光谱图像，采用实验室方法测定了挥发性盐基氮(TVB-N)和菌落总数(TAC)标准值，选择感兴趣区域(ROIs)提取代表性光谱图像，利用所提出的特征提取方法提取光谱特征信息，并按照3:1划分校正集和预测集，利用三层神经网络进行分类识别试验。结果表明，新鲜度等级分类总体精度(OA)为0.939 3，Kappa系数为0.906 0，均方根误差(RMSEC)为0.297。研究表明，所提出的多指标光谱特征提取方法可用于快速无损检测羊肉新鲜程度，为采用高光谱成像综合多个新鲜度检测指标，改善由于单一检测指标造成评价模型的适用性和鲁棒性提供了基础。     

模糊C-均值算法在彩色牛乳体细胞图像分割中的应用

图像分割是进行图像处理的基础,是图像工程技术中的一个重要问题.在分析了FCM算法的基础上,采用RB和G颜色值分别对彩色牛乳体细胞图像进行初分割,再对其分割结果利用融合技术进行二次分割,并与利用R、G和B三个颜色值方法进行比较,实验结果表明,二次分割方法不仅具有良好的分割效果,而且提高了分割速度.     

一种改进的SIFT特征点匹配算法

提出一种改进的SIFT特征点匹配算法.以提高图像特征点匹配算法效率为目的,研究了SIFT特征点描述子基于欧氏最小距离测度的匹配算法.由于SIFT特征点检测算法检测到的特征点数量较大,且每个特征点描述子都是128维的向量,而基于欧氏最小距离测度的匹配算法要求,待匹配第一幅图像的每个特征点要和待匹配第二幅图像的所有特征点求距离,排序后寻找极值,这导致了算法效率较低.依据光学成像理论和双目视觉理论,由第一幅图像每个特征点的坐标,从行列两个方向缩小第二幅图像待匹配特征点坐标的搜索范围,在保持匹配精度的基础上,提高了算法的效率,算法速度约是原算法速度的2.7倍.     

一种基于ITA改进的水文气象序列趋势分析法

基于ITA(innovative trend analysis)法,提出了改进其趋势显著性水平的参数型趋势检测方法,给出一种刻画时间序列趋势的数量指标,并采用自举法检验趋势的显著性水平。经过蒙特卡洛数值模拟,将改进的趋势检测法对人工数据序列的检测结果分别与经典的Mann-Kendall秩次检验法和ITA法进行比较,验证了其可行性。将改进的趋势检测法应用于4种不同长度、不同地区、不同水文气象要素的时间序列数据进行趋势分析,结果表明,在5%的显著性水平上,黑河上游的年径流量、日本福冈每年发生风暴的天数和琼海的年平均气温都呈现显著的增加趋势,而北京的最大日降水量在10%的显著性水平上为显著下降趋势。     

一种改进的相机标定方法

以提高相机标定效率和自动化程度为目的,提出一种相机自动标定方法.传统相机标定需要手工标识,工作量大、效率低.使用自制标定模板,应用特征点检测技术代替手工标记,实现自动检测标记点并自动排序,标定精度和原算法基本一致,而且可靠性好,实用性较强,简化了标定过程.     

基于图像分块的多尺度Harris特征点检测算法

通过分析Harris特征点检测算法在应用中的不足,提出一种基于图像分块的多尺度Harris特征点检测算法,解决了特征点聚簇现象,检测出的特征点分布均匀.实验结果表明,该算法具有精确性、有效性和鲁棒性,为进一步图像特征点匹配工作提供了保证.     

基于改进的Graph Cut算法的羊体图像分割

针对羊体图像复杂背景、不均匀光照且含有大量噪声等特点,提出一种融合多尺度分水岭的改进Graph Cut分割模型.引入多尺度分水岭对图像进行预分割,将基于像素级的Graph Cut算法转化为基于区域的算法以提高分割的效率.通过标记前景和背景种子点,利用模糊C均值算法实现前景和背景区域聚类.将多尺度分水岭分割的区域作为图割的顶点,以Lazy Snapping为框架计算图的边界项和数据项,并构造能量函数,通过最大流/最小割算法求解能量函数的最小值,从而实现图像分割.通过使用不同的分割算法进行实验比较,结果表明改进的算法在准确性和高效性方面都具有很好的性能.     

牛奶蛋白质含量的SSA-SVM高光谱预测模型

牛奶中包含着很多人体需要的营养元素,如脂肪、蛋白质、钙等;对牛奶营养元素进行分析是牛奶安全检测关键的一部分.高光谱技术可以有效地结合图像和光谱数据识别牛奶种营养元素.为了实现对牛奶中蛋白质含量快速、精确的预测,采用竞争性自适应重加权(CARS)算法选取特征波长,并提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)优化支持向量机(SVM...