作者单位
摘要
华北作物改良与调控国家重点实验室, 华北作物种质资源研究与利用教育部重点实验室, 河北省作物种质资源实验室, 河北农业大学农学院, 河北 保定 071001
花生籽仁中的糖含量是影响食味品质的重要指标, 建立快速测定糖含量的方法可有效提高食用型花生的检测效率。 样品外观颜色是影响近红外分析的重要因素之一, 按样品外观颜色分类定标(校正)更有利于提高模型的预测性能。 研究选择不同糖含量的花生种质332个, 采用色差仪将花生种质按种皮颜色分成黑紫色、 红色和粉色三大类。 采用3,5-二硝基水杨酸法、 蒽酮乙酸乙酯法、 蔗糖酶法分别测定籽粒中的总糖、 可溶性糖及蔗糖含量。 总糖含量分别在6.42%~39.53%(黑紫色籽粒)、 9.66%~39.71%(红色籽粒)和8.52%~38.84%(粉色籽粒)之间; 可溶性糖含量分别在2.4%~14.32%(黑紫色籽粒)、 2.94%~13.75%(红色籽粒)和2.19%~14.53%(粉色籽粒)之间; 蔗糖含量分别在0.92%~7.53%(黑紫色籽粒)、 1.05%~7.23%(红色籽粒)和0.95%~7.99%(粉色籽粒)之间, 变异系数均在33%以上。 采用瑞典波通DA7250型近红外分析仪(950~1 650 nm)采集籽粒的近红外光谱值, 选用基于全波段的偏最小二乘回归法(PLSR), 通过对比单一和复合预处理方法, 对比模型的相关系数和误差确定最佳预测模型。 分别建立了黑紫色、 红色、 粉色花生籽仁的总糖含量、 可溶性糖含量和蔗糖含量的近红外光谱定标模型, 共计9个模型, 预测相关系数(Rc)在0.883~0.925之间, 预测均方根误差(RMSEC)在0.370~1.988之间。 对总糖含量所建立的模型中, 粉色种皮花生的预测相关系数Rc可达0.925, RMSEC为1.705; 对可溶性糖含量所建模型中, 黑紫色种皮花生的预测相关系数Rc可达0.921, RMSEC为0.667; 对蔗糖含量所建的模型中, 粉色种皮花生的预测相关系数Rc可达0.914, RMSEC为0.435。 并分别用15份种质进行外部验证, 9个模型的预测相关系数Rp在0.892~0.967之间, 预测均方根误差RMSEP在0.327~2.177之间。 本研究建立的近红外光谱模型可同步、 快速地检测花生籽粒中的多种糖含量, 为高糖含量的鲜食花生育种提供了技术支持。
花生 近红外光谱分析 种皮颜色 蔗糖含量 可溶性糖含量 总糖含量 Peanut Near-infrared spectroscopy analysis Seed coat color Sucrose content Soluble sugar content Total sugar content 
光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2896
Author Affiliations
Abstract
1 School of Computer Science and Information Security, Guilin University of Electronic Technology, 1 Jinji Road, Guilin 541004, P. R. China
2 School of Artificial Intelligence, Beijing University of Posts and Telecommunications, 10 Xitucheng Road, Beijing 100876, P. R. China
3 School of International, Beijing University of Posts and Telecommunications, 10 Xitucheng Road, Beijing 100876, P. R. China
4 National Institutes for Food and Drug Control, 10 Tiantanxili Road, Beijing 100050, P. R. China
The drug supervision methods based on near-infrared spectroscopy analysis are heavily dependent on the chemometrics model which characterizes the relationship between spectral data and drug categories. The preliminary application of convolution neural network in spectral analysis demonstrates excellent end-to-end prediction ability, but it is sensitive to the hyper-parameters of the network. The transformer is a deep-learning model based on self-attention mechanism that compares convolutional neural networks (CNNs) in predictive performance and has an easy-todesign model structure. Hence, a novel calibration model named SpectraTr, based on the transformer structure, is proposed and used for the qualitative analysis of drug spectrum. The experimental results of seven classes of drug and 18 classes of drug show that the proposed SpectraTr model can automatically extract features from a huge number of spectra, is not dependent on pre-processing algorithms, and is insensitive to model hyperparameters. When the ratio of the training set to test set is 8:2, the prediction accuracy of the SpectraTr model reaches 100% and 99.52%, respectively, which outperforms PLS DA, SVM, SAE, and CNN. The model is also tested on a public drug data set, and achieved classification accuracy of 96.97% without preprocessing algorithm, which is 34.85%, 28.28%, 5.05%, and 2.73% higher than PLS DA, SVM, SAE, and CNN, respectively. The research shows that the SpectraTr model performs exceptionally well in spectral analysis and is expected to be a novel deep calibration model after Autoencoder networks (AEs) and CNN.
Near-infrared spectroscopy analysis drug supervision transformer structure deep learning chemometrics 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2022, 15(3): 2250021
作者单位
摘要
1 海军航空大学, 山东 烟台 264001
2 中国人民解放军91515部队, 海南 三亚 572061
研究近红外光谱分析模型中的样本有效划分问题, 针对经典KS算法依据距离度量描述高维度光谱数据间差异时效果不尽人意甚至失去意义的问题, 结合目前相似性度量方法的不足, 构造出一种新的相似性度量函数, 采用光谱特征和性质特征相结合的方式计算样本间差异, 提出一种改进的KS算法以寻求样本差异的最佳表达方式。通过与其他改进方法的对比, 从有效性和对近红外光谱分析模型的影响两方面对所提改进算法进行分析, 验证了所提算法的合理性和优越性。
近红外线光谱分析 相似性度量 模型传递 多元校正模型 KS算法 样本划分 near-infrared spectroscopy analysis similarity measure model transfer multivariate correction model KS algorithm sample partition 
电光与控制
2019, 26(6): 18
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
土壤是农业生产的基础, 采用近红外光谱技术实现对土壤养分的快速分析, 研制分立波长型近红外土壤养分测量系统, 指导农业生产过程, 有助于改变现有农业生产的粗放经营状态。 首先, 使用FOSS XDS近红外光谱分析仪对85份东北土壤样品采集光谱, 采用相关系数谱及连续投影法等化学计量学算法分析土壤的近红外光谱, 并优选出总氮和有机质的特征波长; 其次, 基于确定的特征波长研制了一套高信噪比近红外光谱测量系统, 对土壤样品的近红外光谱及测量结果进行了分析。 研制的测量系统测得土壤养分中总氮和有机质的预测均方差(RMSEP)分别为0.019%和0.36%, 预测相关系数(Rp)分别为0.851和0.923。 通过近红外光谱分析, 确定出能够代表土壤主要养分分析的特征光谱; 研制的测量系统可以用于土壤养分分析, 为进一步产业化应用打下基础。
土壤养分 近红外光谱分析 特征波长 测量系统 Nutrient of soil Near-infrared spectroscopy analysis Characteristic wavelength Measuring system 
光谱学与光谱分析
2011, 31(5): 1245

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