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[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
尹世逵 李春旭 孟永斌 王晨 赵婧含 李耀翔
【目的】木材的基本密度在木材质量等级评定中起着重要的作用,是木材分流及精细化利用的重要依据。利用近红外光谱技术,实时监测木材性质,掌握木材性质的变化,为进一步制定和改善林木培育方法提供理论依据。【方法】借助树木生长锥对椴树活立木取样,以椴树样品基本密度真值和近红外光谱数据为输入,分别通过卷积平滑、一阶导数和二阶导数预处理方法来实现近红外光谱数据的预处理,建立了基于偏最小二乘法(PLS)的椴树木材基本密度的近红外估测模型。【结果】在350～2 500 nm波段范围内,一阶导数预处理的椴树木材基本密度模型是最优的,校正集相关系数为0.964 8,校正均方根误差为0.002 7,验证集相关系数为0.943 2,预测均方根误差为0.003 3。在对近红外光谱数据进行去噪优化处理,构建椴树木材基本密度模型后,在500～2 300 nm波段范围内,一阶导数预处理椴树木材基本密度模型依旧最优,其校正集相关系数为0.987 1,校正均方根误差为0.001 6,验证集的相关系数是0.948 6,预测的均方根误差是0.002 1。【结论】选择特定的预处理方法,结合样本特征,建立椴树木材基本密度模型,可以显著降低建模成本,提高模型预测精度,快速测定椴树木材的基本密度。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
尹世逵 冯国红 李春旭 赵婧含 孟永斌 王晨 李耀翔
【目的】木材基本密度在木材质量等级评定中具有重要作用,是木材分流及精细化利用的重要依据。【方法】以东北林区典型针叶树种为研究对象,结合近红外光谱技术,构建红松、落叶松、云冷杉木材基本密度近红外估测模型,分析比较了不同波段优选算法并进行了模型优化。研究采用竞争性自适应重加权法(CARS)、无信息变量消除法(UVE)和间隔偏最小二乘法(iPLS)对木材近红外光谱波段进行优化,基于卷积平滑算法对近红外光谱数据进行预处理,结合偏最小二乘法(PLS)建立针叶木材基本密度估测模型。依据相关系数(R)、均方根误差(RMSEC)等模型参数对模型效果进行评价,对比分析确定最佳波段优选方法,得到最优针叶木材基本密度近红外估测模型。【结果】利用CARS、UVE、i PLS的波段优化方法对近红外光谱波段的筛选,可以起到优化针叶木材基本密度模型的作用,减少参与建模的近红外光谱的波段变量数,明显提升模型的运算速度,使得模型准确度更高、稳定性更好;利用间隔偏最小二乘法结合偏最小二乘法(iPLS-PLS)进行波段优选的针叶木材基本密度模型效果最好,其模型校正相关系数为0.938 0,校正均方根误差为0.021 8,验证相关系数为0.8959,验证均方根误差为0.028 0。【结论】基于波段优选及模型优化构建东北林区典型针叶树种基本密度近红外估测模型,可以有效提高运算速度及估测精度,实现针叶材基本密度的快速、准确、无损估测,为针叶木材材性研究和森林培育提供了理论依据与技术支撑,有利于进一步实现木材的高效节约与精细化利用。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李耀翔 李颖 姜立春
近红外光谱数据维数多、数据量大，直接保存需要庞大储存空间，且海量数据会对网络化在线检测的分析速度和准确性产生影响。为探讨应用小波压缩进行近红外光谱预处理的可行性及其对枫桦木材密度预测精度的影响，通过强光探头采集木材圆盘的近红外光谱，在Ｍａｔｌａｂ软件中应用小波变换法对枫桦木材密度近红外光谱数据进行压缩。结果表明：当小波基ｓｙＭ２分解层为６时，基于均衡稀疏标准形式的全局硬阈值压缩效果最好，将２ １５１个变量压缩成３８个小波系数，其能量保留成分、零系数成分、压缩比分别为９９．６６％、９８．３４％、５６．６１％。用未处理光谱数据和压缩后的３８个小波系数分别建立偏最小二乘定标分析模型，同时做内部交叉验．．．
关键词：
近红外光谱 小波压缩 枫桦 木材密度
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
周竹 郑剑 王允祥 曾松伟
为了提高应用近红外光谱技术无损检测雷竹Phyllostachys violascens竹笋硬度的精度,研究了雷竹笋硬度光谱检测模型的优化方法。首先对雷竹笋原始光谱进行正态变量变换(SNV),然后采用后向间偏最小二乘法(bi PLS)去除部分与竹笋硬度无关的变量,随后进一步采用竞争性自适应权重法(CARS)剔除无关变量,最后采用连续投影算法(SPA)将光谱变量个数从1 557个减少为25个。最终,bi PLS-CARS-SPA模型的交叉验证相关系数(rcv),预测相关系数(rp),交叉验证均方误差(RMSECV)以及预测均方误差(RMSEP)分别为0.984,0.926,0.300 N·cm-2...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张怡卓 苏耀文 李超 门洪生
蒙古栎是重要的结构用材，对其抗弯强度（ＭＯＲ）与抗弯弹性模量（ＭＯＥ）进行快速准确的无损检测是具有工程应用价值的科学问题。为实现蒙古栎木材ＭＯＲ与ＭＯＥ的快速无损检测，以９００～１ ７００ ｎＭ的便携式近红外光谱仪为检测手段，提出一阶导数与Ｓ－Ｇ卷积平滑处理相结合的数据预处理方法，采用木材径切面与弦切面２个切面近红外光谱的平均值作为建模数据，利用ＩＳＯＭａｐ－ｐＬＳ算法建立预测模型估计木材的ＭＯＲ、ＭＯＥ。试验采用１３５个３００ ＭＭ×２０ ＭＭ×２０ ＭＭ的无疵小试样为样本，其中９０个组成校正集，４５个组成预测集。结果表明：一阶导数处理能够消除光谱背景平缓区域干扰，Ｓ－Ｇ卷积处理能滤除高频噪．．．
[期刊] 中国农业科学
[作者]
杨梅花 赵小敏
【目的】变量选择是可见光-近红外光谱研究至关重要的步骤,通过分析可见光-近红外光谱不同特征的选择方法筛选出土壤全氮敏感波段,建立基于敏感波段的土壤全氮最佳预测模型,为土壤全氮的快速定量估算提供重要的理论指导依据。【方法】在红壤典型地区江西省吉安县采集代表性土壤样品120个,对可见光-近红外光谱采用主成分分析(PCA)、无信息变量消除(UVE)和无信息变量消除后结合连续投影(UVE-SPA)3种变量特征选择方法,建立基于不同变量选择的偏最小二乘回归(PLSR)模型、最小二乘-支持向量机(LS-SVM)、反向传播神经网络(BPNN)和遗传算法优化的反向传播神经网络(GA-BPNN)模型,从模型对预...
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
冯志恒 吕欣欣 李赛楠 周晓煦 蒋开彬 黄少伟
以5年生火炬松为研究对象,采用DA7200近红外光谱成分分析仪扫描火炬松木芯,利用近红外光谱数据,结合偏最小二乘法建立5年生火炬松木材基本密度近红外快速预测模型.比较分析不同预处理模型评价的相关参数,得到一阶导数与平滑算法结合的最佳预处理方法,校正集相关系数达到0.925 2,校正集均方根误差为0.005 7 g·cm~(-3),交互验证集相关系数达到0.796 2,交互验证集均方根误差为0.009 5 g·cm~(-3),外部验证集预测值与实测值具有较高的相关性(R=0.805 7),预测均方根误差为0.013 9 g·cm~(-3).本研究建立的模型能满足对5年生火炬松木材基本密度的快速预测.
关键词：
近红外模型 基本密度 火炬松
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
刘广霖 郭焱 劳彩莲 徐兴阳 秦春丽
为实时、准确地获取原位土壤含水量信息，利用可见／近红外光谱技术，分别使用全局偏最小二乘（ＰＬＳ）建模、局部ＰＬＳ建模方法，对田间原位土壤含水量进行快速估测。结果表明：全局ＰＬＳ模型中，其建模集的决定系数（Ｒ～２）、交叉验证均方根误差（ＲＭＳＥＣＶ）分别为０．９４３和１．７５０％，检验集的决定系数（Ｒ～２）、预测均方根误差（ＲＭＳＥＰ）分别为０．９５６和１．２６０％。局部ＰＬＳ模型中，分别比较了选取定标子集的２种方法（欧氏距离法和马氏距离法），采用欧氏距离法和马氏距离法选取定标子集进行建模的Ｒ～２值分别为０．９７４和０．９７９，ＲＭＳＥＰ值分别为０．９７６％和０．９４３％。因此，将可见／近红外光．．．
[期刊] 林业科学
[作者]
王学顺 戚大伟 黄安民
将光谱一阶导数与小波变换相结合,对杉木木材近红外光谱数据进行预处理,采用db3小波对光谱数据进行4尺度分解,在各分解尺度上根据信号和噪声的不同传播特性,保留信号的模极大值,去除噪声的模极大值。结果表明:光谱导数+小波变换模极大值能够有效消除光谱噪声和各种因素干扰,并很好保留了光谱信号特征,使光谱信噪比有了较大提高。
关键词：
近红外光谱 小波变换 模极大值 去噪
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
汪紫阳 尹世逵 李颖 李耀翔
探索可见/近红外光谱识别生长锥取得的木材样品的可行性,为野外木材检测提供方法。木材品种涉及东北地区常见的14个树种,木材样品由生长锥南向北方向钻取树木1.3 m胸高处得到,观测木样的可见/近红外光谱并采用导数、对数与平滑处理,运用距离法建立识别模型,测试并分析不同光谱预处理方法对可见/近红外光谱木材识别准确率的影响。结果显示:在不使用平滑处理时,使用一阶导数处理之后的光谱木材树种识别的准确率(96.79%)明显高于二阶导数(78.57%)和三阶导数(75.00%)。在使用导数和平滑处理时,使用二阶导数(98.21%)或三阶导数(98.21%)处理之后的光谱用于识别的准确率略高于一阶导数(97.50%)。单独使用平滑处理不能提高模型预测准确率,单独使用导数处理可以提高模型预测准确率。在最优的参数设置下使用导数和平滑处理时,使用S-G导数平滑(98.42%)和Norris导数滤波(98.57%)的效果无明显差异。
关键词：
木材学 可见/近红外 树种识别 生长锥
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
蒋开彬 牛品 王博 林艳 何紫迪 黄少伟
为了找到一种能快捷测定子代试验林材性(木材基本密度、纤维长度)的方法,运用实测的具有正态性的火炬松木材基本密度、纤维长度以及近红外光谱建立预测模型.应用Umscrambler软件,通过比较不同光谱处理方法,选出一阶导数、平滑算法、归一化法相结合的方法为最佳近红外光谱处理方法.并用偏最小二乘法的回归分析建立校正模型,木材基本密度校正模型的决定系数为0.970 0;木材纤维长度校正模型的决定系数为0.966 4.采用外部样品对模型进行验证,得出木材基本密度校正模型的预测标准偏差为0.033 g·cm~(-3),木材纤维长度校正模型的预测标准偏差为0.216 mm,表明建立的模型效果准确可靠.用建立的模型预测火炬松子代测定林的264个样本,测得的数据呈正态分布,表明近红外预测模型可应用于林木遗传测定.
[期刊] 林业科学
[作者]
姜笑梅 殷亚方 浦上弘幸
对北京地区I-2 1 4杨的纤维和导管分子长及宽度、纤维壁厚、组织比量、胞壁率与基本密度和生长轮宽度在株内不同高度上的变异模式及其之间的相关关系进行了全面的测定与分析。结果表明 :纤维长、宽及壁厚 ,导管分子长、弦径和导管比量径向变异由髓心向外迅速递增 ,而后趋于平缓 ;而导管个数、纤维与射线比量、胞壁率的径向变异由髓心向外逐渐递减 ,再趋于稳定。不同高度间的解剖参数 (胞壁率除外 )差异不显著。基本密度的径向变化是髓心处较大 ,往外先略减而后快速递增 ,然后趋于平缓。木材幼龄期为 1 0～ 1 2a,幼龄材比成熟材的基本密度低 ,纤维和导管分子均短与窄、壁薄 ,纤维和射线比量大、导管个数多、...
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
郝勇 余永建 朱胜虎
【目的】采用近红外光谱(Near-infrared spectroscopy,NIRS)分析技术对食醋中的总酸和还原糖进行快速定量分析,为食醋品质的检测提供技术支持。【方法】用近红外透射光谱法采集食醋的光谱信息,用Savitzky-Go-lay一阶导数和小波导数(Wavelet derivative,WD)对采集到的食醋光谱进行预处理,采用连续投影算法(Successiveprojections algorithm,SPA)的波长筛选方法对食醋的总酸以及还原糖定量分析模型进行优化。【结果】食醋光谱经小波导数预处理和基于SPA的波长优选后,总酸和还原糖含量分析精度得以提高,模型得到简化。总酸的预...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
惠文凯 王益 陈晓阳
【目的】本研究旨在建立麻疯树种子含油量的近红外光谱定标模型,为近红外光谱技术应用于麻疯树种子含油量的测定提供依据。【方法】利用瑞典波通DA7200型近红外光谱成分分析仪采集了125份麻疯树种子样品的光谱数据,通过样品化学值测定、光谱数据预处理以及回归统计方法建立了麻疯树含油量的近红外光谱定标模型,并利用10份未知含油量的种子样品对模型的准确性进行了检验。【结果】本研究建模所选125份样品的含油量范围为25.23%39.73%,平均值为33.91%±2.64%,中位数为34.31%,基本覆盖了当前麻疯树的主
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
余雁 江泽慧 王戈 覃道春 许忠允
该文对近红外光谱技术结合化学计量学分析方法快速预测毛竹材气干密度的可行性进行了研究,重点探讨不同采谱方式对所建模型预测精度的影响.为了便于对比,建模过程中光谱数据未经过任何预处理.结果表明,采谱方式影响着模型的预测精度.从竹材横切面采谱所建模型的预测精度最高,内表面(靠近竹黄面)居中,外表面(靠近竹青面)最差.但如果对竹材内外表面的光谱求平均后建模,则可以显著提高模型的预测精度.随后选择最优模型对随机抽取、未参与建模的30个未知样品的密度进行了预测,预测值与测量值的相关性高,表明近红外光谱技术可以快速、准确地预测竹材的气干密度.
关键词：
近红外光谱 毛竹 气干密度 模型精度
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