激光与光电子学进展, 2019, 56 (15): 153002, 网络出版: 2019-08-05   

基于分数阶微分和连续投影算法-反向传播神经网络的小麦叶片含水量高光谱估算 下载: 976次

Hyperspectral Estimation of Wheat Leaf Water Content Using Fractional Differentials and Successive Projection Algorithm-Back Propagation Neural Network
作者单位
1 新疆大学资源与环境科学学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
2 新疆绿洲生态教育部重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830046
3 新疆智慧城市与环境建模普通高校重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830046
图 & 表

图 1. 春小麦冠层光谱曲线。(a)不同含水量春小麦冠层光谱曲线;(b) 0~2阶微分春小麦冠层光谱曲线

Fig. 1. Canopy spectral curves of spring wheat. (a) Canopy spectral curves of spring wheat with different water contents; (b) canopy spectral curves of spring wheat with 0-order to 2-order differentials

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图 2. MLWC和光谱反射率的相关系数。(a) MLWC和0阶光谱的相关系数;(b) MLWC和0.2、0.4、0.6、0.8阶光谱的相关系数;(c) MLWC和1阶光谱的相关系数;(d) MLWC和1.2阶光谱的相关系数;(e) MLWC和1.4阶光谱的相关系数;(f) MLWC和1.6阶光谱的相关系数;(g) MLWC和1.8阶光谱的相关系数;(h) MLWC和2阶光谱的相关系数

Fig. 2. Correlation coef?cients between MLWC and spectral re?ectance. (a) Correlation coefficients between MLWC and 0-order spectrum; (b) correlation coefficients between MLWC and 0.2, 0.4, 0.6, 0.8-order spectra; (c) correlation coefficients between MLWC and 1-order spectrum; (d) correlation coefficients between MLWC and 1.2-order spectrum; (e) correlation coefficients between MLWC and 1.4-order spectrum; (f) correlation coefficients between MLWC and 1.6-order spectrum; (g) correlation coefficients bet

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图 3. BP神经网络模型实测值与预测值的拟合分析结果。(a) 1阶微分;(b) 1.2阶微分;(c) 1.4阶微分;(d) 1.6阶微分;(e) 1.8阶微分;(f) 2阶微分

Fig. 3. Fitting analysis results between measured values and predicted values by BP neural network model. (a) 1-order differential; (b) 1.2-order differential; (c) 1.4-order differential; (d) 1.6-order differential; (e) 1.8-order differential; (f) 2-order differentials

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表 1SPA筛选出的波段个数及组合

Table1. Numbers and combinations of bands selected by SPA

DifferentialorderNumberof bandsBand combinationsselected by SPA/nm
00
0.20
0.40
0.60
0.80
12867、2089
1.213420,486,616,690,912,957,1223,1660,1978,2103,2111,2238,2276
1.44859,888,1255,1953
1.65420,1278,1627,2238,2286
1.86823,875,892,1004,1627,2286
25888,911,1144,1686,2286

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表 2建模结果比较

Table2. Comparison of modeling results

DifferentialorderOptimal BPneuralnetworkstructureθCRC2θVRV2δ
12-4-10.6920.7370.4960.6281.395
1.213-12-11.0080.4720.3660.7892.050
1.44-5-11.1740.4820.4170.8091.943
1.65-9-10.5530.8280.6340.8071.495
1.86-4-10.7010.7510.2270.9173.253
25-8-10.7330.6980.3080.8402.298

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吾木提·艾山江, 买买提·沙吾提, 马春玥. 基于分数阶微分和连续投影算法-反向传播神经网络的小麦叶片含水量高光谱估算[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(15): 153002. Hasan Umut, Sawut Mamat, Chunyue Ma. Hyperspectral Estimation of Wheat Leaf Water Content Using Fractional Differentials and Successive Projection Algorithm-Back Propagation Neural Network[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(15): 153002.

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