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基于线性判别法的生菜农药残留定性检测模型研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对农副产品农药残留超标现象,提出一种快速高效无损检测菜叶农药残留的方法。以4组生菜叶片为研究对象,分别喷洒丙酮和3种不同浓度的乐果农药(乐果和丙酮的体积比为1∶100、1∶500、1∶1 000),利用近红外高光谱成像仪采集生菜样本的高光谱图像(871.61~1 766.32 nm)。在生菜高光谱图像中选取感兴趣区域(ROI)并提取该区域的平均光谱,对ROI内的图像进行主成分分析(PCA)处理,提取PC1、PC2图像的纹理特征。采用连续投影算法(SPA)和主成分分析方法 (PCA)选取光谱数据的特征波长,分别利用线性判别法K最近邻法(KNN)、马氏距离(MD)和Fisher判别分析(FLDA)方法建立基于全波段、特征波段下光谱特征和光谱与纹理融合特征的农药残留检测模型。结果表明,基于SPA特征光谱和主成分图像纹理特征融合信息的Fisher模型较好,训练集和测试集分类正确率分别为98.9%和100%,利用近红外高光谱图像技术结合信息融合及Fisher算法鉴别农药残留等级是可行的。 相似文献
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为了更深入地研究乐果对生菜组织结构的影响,以莲座期的生菜为实验对象,利用扫描电镜和透射电镜对生菜叶片微观结构进行检测。研究发现随着喷洒农药浓度的增加,生菜叶片微观结构发生明显变化。气孔的长宽比和密度降低,叶片的厚度变小,嗜锇颗粒增加,淀粉颗粒变少。在897~1 332 nm波长范围内,喷洒乐果的生菜光谱反射率与乐果浓度成反比,而在1 703~1 754 nm波长范围内,喷洒乐果的生菜光谱反射率与乐果浓度成正比。此外,喷洒不同浓度的乐果农药,生菜的纹理图像也存在差异。研究结果表明,乐果农药对生菜微观结构产生了较大改变,从而导致生菜叶片光谱图像信息产生较大变化。对喷洒不同浓度乐果农药的生菜叶片微观结构进行研究分析,可为高光谱技术对不同浓度农药残留的生菜进行定量检测提供机理研究依据。 相似文献
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《中国农机化学报》2016,(8)
为有效地实现光谱信息预处理,本文将类内距离和类间距离法引入小波阈值、小波分段预处理算法中,提出WBWT和WB-PWT两种融合小波预处理算法。利用WT、PWT、WB-WT和WB-PWT预处理算法对相同的生菜农药残留高光谱数据进行预处理。通过连续投影法对预处理后光谱进行特征选取,利用支持向量机对特征选取的光谱数据进行分类鉴别。结果表明,WB-WT和WB-PWT算法较传统的WT和PWT预测准确率有了较大的提高。其中,以db4、db6、sym5函数为小波基函数和WB-WT、WB-PWT算法预处理对应的模型预测准确率分别为75.00%、84.38%、87.50%和84.38%、90.63%、93.75%,它们的预测准确率均优于WT与PWT算法分别对应的模型预测准确率57.58%、62.50%、69.70%和72.73%、87.88%、90.63%,表明融合小波预处理算法能有效地提高分类建模预测精度。 相似文献
4.
该文基于近红外光谱技术,提出一种快速无损检测方法,以期实现蔬菜农药残留的分类检测。通过对喷洒了氰戊菊酯溶液、三唑磷溶液和未喷洒农药的生菜样本进行研究,比较不同预处理后的建模效果,选用SNV算法作为最优预处理方法。分别采用连续投影算法（SPA）、自主软收缩法（BOSS）和竞争性自适应重加权算法（CARS）对预处理后的光谱数据进行特征波段选择。采用支持向量机（SVM）和基于灰狼算法（GWO）优化的支持向量机（SVM）算法对特征波长变量分别建立分类模型。再通过对建立的模型进行比较得出:CARS-GWO-SVM模型取得了最佳的分类效果,模型的训练集精度和预测集精度均为100%。因此,利用近红外光谱技术对蔬菜上的农药残留进行分类检测是可行的。该研究为生菜中其他农药残留的快速无损检测分析提供参考。 相似文献
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为探讨基于选择的近红外光谱变量定量判别堆肥腐熟度的可能性,为堆肥发酵终点判定及开发相应的近红外漫反射光谱控制设备提供理论基础,采集了100份堆肥样本,用湿化学方法分析了堆肥样本中的胡敏酸含量,采集范围为4 000~9 000 cm~(-1)波段的光谱,进而利用该近红外光谱进行预处理方法的优化研究及堆肥胡敏酸感变量的优选研究,以偏最小二乘的方法建立了基于近红外光谱分析的堆肥胡敏酸定量模型。结果表明:小波变换充分提取了近红外光谱的信息;利用C_4小波系数对58个堆肥样本进行建模,对42个预测集样本进行预测,预测集均方根误差和R2分别为0.113 8%和0.926 6,优于原始光谱直接建模的0.167 2%和0.834 8。对近红外光谱数据进行小波变换,利用处理后的小波系数,采用偏最小二乘法预测了堆肥中胡敏酸的含量,建立了小波变换与近红外光谱技术结合用于测定堆肥样品中胡敏酸测定的模型。基于小波系数的模型优于传统的近红外光谱全谱模型,对于堆肥胡敏酸的测定取得了较为准确的预测结果。 相似文献
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基于小波变换的大米直链淀粉波长选择方法 总被引：1，自引：1，他引：0
提出了一种基于小波变换的近红外光谱波长选择方法,小波分解低频系数是原光谱的离散近似,将最佳小波分解低频系数与原光谱数据进行关联,求出小波分解低频系数与原光谱数据的列相关系数R,取与原光谱数据相关系数较大的波长组合,作为最后参与建模的谱区.不仅考虑了浓度矩阵对波长选择的影响,且由于把小波分解结构中的高频系数全部滤除,避免了高频噪声的干扰,减小建模和预测运算时间,使最终建立的近红外光谱模型的预测精度提高.在大米直链淀粉含量的近红外光谱分析中进行了验证,并与其他常用波长选择方法进行了比较,结果表明,该方法波长点数最少,减小为原光谱数据点数的20%,校正模型和预测效果都较理想. 相似文献
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基于近红外光谱法无损检测芦柑表面多种农药残留研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以表面喷施不同浓度梯度的乙酰甲胺磷和毒死蜱混合农药的芦柑为研究对象。把两种农药以1:1比例混合,然后用自来水配置成1:100、1:300、1:500三种浓度农药溶液,分别喷施在192个芦柑表面上。采集近红外光谱数据后,应用NY/T761―2008方法 ,通过SP―6890气象色谱仪检测芦柑表面两种农药的残留量。对所得数据分别采用多元散射校正(MSC)和标准正态变量变换(SNV)两种光谱预处理方法 ,并结合联合区间偏最小二乘法(SiPLS)建立农药残留预测模型。结果表明:采用MSC的光谱预处理方法时建立的乙酰甲胺磷预测模型较优,其预测集相关系数R为0.8199;而采用SNV的光谱预处理时建立的SiPLS毒死蜱预测模型较优,其预测集相关系数为0.8434。可见,应用近红外光谱技术定量检测芦柑表面多种农药残留是可行的。 相似文献
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小波变换与分水岭算法融合的番茄冠层叶片图像分割 总被引：1，自引：0，他引：1
在基于机器视觉的作物营养诊断研究中,通常需要采集叶片样本并在实验室条件下定量测定其营养素含量,但由于叶片间相互重叠,往往使得叶片样本不能清晰地反映在群体番茄冠层图像中。为了解决这一问题,需要利用图像分析技术有效提取作物冠层图像中的叶片,并根据处理结果采集实验室测定样本。本文从复杂背景剔除、梯度图计算、小波变换、标记选取、分水岭分割等环节出发,实现了基于小波变换与分水岭算法融合的番茄冠层多光谱图像叶片分割。首先对比了4种复杂背景剔除算法,发现当增强因子a=1.3时,基于归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)的阈值分割目标提取准确,适合各种光照条件,时空复杂度低。其次在梯度图计算方面,近红外(Near infrared,NIR)波段图像形态学梯度在保持目标边缘的同时,能消除大量由叶脉、光照等引起的叶片内纹理细节。然后以小波分析为基础进行标记选取,发现当选取db4小波函数、4层小波分解低频系数、阈值为18的H-maxima变换能得到最优的目标标记结果。最后对多光谱番茄冠层图像的小波变换分水岭分割和数学形态学分水岭分割结果进行叠加,发现对复杂背景及不同光照强度下的番茄冠层叶片平均误分率为21%,为基于多光谱图像分析的番茄叶片营养素含量检测提供了一定的技术支持。 相似文献
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为了实现无损检测生菜叶片中重金属镉的含量,以高光谱技术为研究手段,研究一种基于高光谱技术的精确、快速和有效检测生菜中重金属镉含量的方法。首先,使用高光谱图像采集系统获取生菜高光谱图像,并提取光谱数据,对提取出的光谱数据采用连续投影算法（SPA）和基于权重回归系数的特征选择算法进行特征提取,建立预测生菜叶片中镉含量的最小二乘支持向量回归（LSSVR）模型。结果表明:SPA-LSSVR模型性能最佳,其中预测集决定系数为0.927 3,均方根误差为0.093 mg/kg。因此,利用高光谱技术结合SPA-LSSVR模型对生菜叶片中重金属镉含量进行预测是可行的,可为实际应用提供技术支持和参考。 相似文献
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为解决基于声散射数据的鱼分类与识别问题,提出了一种基于SVM的多方位声散射数据协作融合鱼分类方法。首先,提取多方位声散射数据的小波包系数奇异值、时域质心及离散余弦变换系数特征,并进行特征融合;然后,采用支持向量机(SVM)分类器对每个方位提取的特征做出决策,并将决策结果表示成后验概率的形式,同时利用每个方位的决策概率对其他方位的决策进行加权;最后输出分类结果。采用3类鱼作为研究对象,得到不同方位数量条件下基于协作融合方法的分类正确率最终达到92%以上。试验数据处理结果表明,随着方位数量的增加,总体分类正确率呈升高的趋势,基于SVM的协作融合方法可以有效提高分类正确率。 相似文献
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基于热红外遥感影像的作物冠层温度提取 总被引：1，自引：0，他引：1
热红外影像较难直接提取作物冠层区域,因而无法获得较精准的作物冠层温度。本文以拔节期的玉米为研究对象,利用六旋翼无人机搭载热红外成像仪和大疆精灵四Pro无人机,获得热红外影像及正射影像。基于高分辨率正射影像,采用改进的Canny边缘检测算子、支持向量机(Support vector machine,SVM)和小波变换3种方法提取玉米冠层区域,将提取结果进行二值化处理后,在热红外影像中以此生成掩膜并提取玉米冠层温度。应用提取的矢量面分析提取效果并对3种提取算法的精度进行评价。实验结果表明,改进的Canny边缘检测算子提取效果最优、SVM算法次之、小波变换最差,提取精度分别为87. 3%、74. 5%、68. 2%。同时,将手持测温仪测得的玉米冠层温度与提取的冠层温度进行误差分析,结果表明,基于改进的Canny边缘检测算子提取的玉米冠层温度与地面实测值相关性最高,决定系数R~2=0. 929 5,SVM算法决定系数R~2=0. 895 7,小波变换决定系数R2=0. 876 0。改进的Canny边缘检测算子能够更好地提取玉米冠层区域,获取更加精确的玉米冠层温度,从而能够更有效地监测玉米生理状况,进行旱情预测,制定合理的灌溉、施肥措施以提高玉米产量。 相似文献
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为了实现无损检测生菜叶片中重金属镉的污染程度,以计算机视觉技术为研究手段,结合图像处理方法和特征选择方法,对4个梯度重金属镉胁迫的生菜叶片进行识别。首先利用数码相机获取生菜叶片图像,然后使用K-means聚类算法分割图像,对分割出的目标图像提取图像颜色、形状和纹理特征,共获取46个图像特征。为了使模型更简便和减少数据量,利用基于变量组合的变量重要性分析(VIAVC)和竞争性自适应重加权算法(CARS)对图像特征进行降维。采用偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)和随机森林(RF)构建模型,用于生菜镉胁迫程度的识别。结果表明,在7个组合特征模型中,颜色形状纹理融合特征所建立的模型给出了最优结果,测试集分类正确率为92%。用VIAVC和CARS对颜色形状纹理融合特征进行特征选择,发现VIAVC的降维效果优于CARS。使用特征选择的变量建立模型,RF模型的训练集分类正确率和预测集分类正确率均高于PLS-DA,其中,基于VIAVC的RF模型的训练集和预测集分类正确率分别为98.0%和96.0%。可见,基于VIAVC的RF模型在大大降低了特征维数的前提下,能够较好地对不同镉胁迫程度的生菜叶片进行识别。 相似文献
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为减少水稻产量损失,迫切需要建立快速、准确的水稻叶瘟监测和鉴别方法。本文以东北水稻为研究对象,以小区试验为基础,使用高光谱图像仪获取受稻瘟病菌侵染后不同发病程度的水稻叶片高光谱图像并提取光谱数据。首先,通过SG平滑方法对光谱数据进行预处理,然后运用主成分分析(PCA)、Pearson相关系数分析法(PCCs)、PLS-VIP方法对光谱数据进行降维,并提出了一种基于Logistic混沌映射PSO寻优的SVM分级检测模型(LMPSO-SVM)。为了验证提出方法的有效性,以不同降维方法提取的特征变量为输入,分别建立基于人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)和PSO-SVM的分级模型并进行对比分析。仿真结果表明,各模型对4级病害的识别效果最好,综合5种级别病害,SVM和ANN分级模型的预测准确率波动相对较大,对于病害预测效果不太理想;而在不同特征选择下建立的LMPSO-SVM分级模型对各级病害预测准确率均较高,准确率波动较小,其中基于PCA提取特征变量和全波段作为输入的模型平均准确率非常相近,分别为96.49%和96.12%,PCA提取的输入变量仅为5个,大大简化了模型复杂性,降低了训练... 相似文献
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基于近红外光谱和机器学习的大豆种皮裂纹识别研究 总被引：3，自引：0，他引：3
针对目前大豆种皮裂纹检测主要依靠人工、检测效率低、误差大的问题,提出一种基于近红外光谱技术和机器学习的大豆种皮裂纹自动识别方法。采用FT-NIR光谱仪采集150粒大豆样品（裂纹大豆75粒,正常大豆75粒）的近红外光谱,采用原始光谱、标准正态变量变换(Standard normal variate, SNV)、多元散射校正（Multiple scatter correction, MSC）、一阶导数结合SG平滑、二阶导数结合SG平滑等5种方法对获得的光谱进行预处理,分别采用偏最小二乘判别分析法（Partial least squares discriminant analysis, PLS-DA）、k-近邻法（k-nearest neighbor, KNN）、支持向量机法（Support vector machine, SVM）、随机森林法（Random forest,RF）、随机梯度提升法（Stochastic gradient boosting, SGB）、极端梯度提升法（Extreme gradient boosting,XGBoost）等6种机器学习方法建立了大豆种皮裂纹识别模型,研究了不同光谱预处理方法对6种机器学习方法分类效果的影响,对比分析了不同建模方法的分类效果。结果表明,光谱预处理方法对不同机器学习方法的分类效果差别较大。在合适的光谱预处理条件下,6种不同的机器学习算法的验证集准确率均不低于80.00%。PLS-DA的分类效果最好,验证集最优准确率达到90.00%;XGBoost的分类效果次之,验证集最优准确率达到86.67%,接下来依次是SVM、KNN、SGB和RF。利用近红外光谱技术和机器学习方法识别大豆种皮裂纹是可行的,在原始光谱条件下,PLS-DA是大豆种皮裂纹识别的最佳方法。 相似文献
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核函数形式的选择与核函数参数值的大小是影响支持向量机的2个关键因素,传统的支持向量机分类精度低、时效性差,为了获得高精度、高时效性的支持向量机,从影响支持向量机的核函数与核函数参数值2个关键因素着手,提出了基于变尺度混沌粒子群优化（MSCPSO）混合核SVM参数的分类器。将此分类模型用于预测生菜叶片的生育期,以及预测3个生育期的生菜叶片氮素水平,预测精度分别达到91.51%、85.38%、82.59%和81.26%。与传统的粒子群优化混合核SVM的分类器和变尺度混沌粒子群优化RBF_SVM分类器相比,提出的分类器模型分类精度高、时效性好。 相似文献
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基于无人机遥感与面向对象法的田间渠系分布信息提取 总被引：3，自引：0，他引：3
针对目前农田灌排系统识别研究中遥感影像分辨率不足,难以提取田间毛渠且对无水或少水灌排沟渠识别不足等问题,以内蒙古河套灌区磴口县坝塄村为研究区域,利用固定翼无人机搭载520~920 nm多光谱相机进行航拍试验,采用基于面向对象法的特征组合分层分类的提取方法对获取的高分辨率单幅多光谱影像数据进行解译,采用分割阈值为65、合并阈值为90的遥感影像最佳分割参数。利用含水田间毛渠和无水、少水田间毛渠在光谱、几何、空间关系等特征参量中表现出的与其它地物的特异性,建立不同分类层次的规则提取田间毛渠分布信息。提取结果表明,由于水体对近红外波段光谱的强烈吸收,含水毛渠提取效果很好,精度达到97.8%;无水、少水田间毛渠提取精度为75.7%。无人机遥感技术和面向对象法的特征组合分层分类方法为灌区田间渠系识别提供了一种新途径。 相似文献