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基于独立主成分和BP神经网络的干红葡萄酒品种的鉴别
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 时间:0
  • 分类:O433.4[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理] TS262.6[轻工技术与工程—发酵工程;轻工技术与工程—食品科学与工程]
  • 作者机构:[1]浙江大学生物系统工程与食品科学学院,浙江杭州310029, [2]内蒙古农业大学机电工程学院,内蒙古呼和浩特010018
  • 相关基金:国家科技支撑计划项目(2006BAD10A04),国家自然科学基金项目(30671213)和高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划项目(02411)资助
中文摘要:

为了实现葡萄酒品种的快速无损鉴别,选用五种干红葡萄酒,进行可见和近红外光谱实验,提出了一种用可见和近红外光谱技术快速鉴别葡萄酒品种的新方法。采用独立主成分分析进行模式特征分析,经过选用不同的独立主成分数进行建模和预测,确定最佳独立主成分数为20。将这20个主成分作为神经网络的输入变量,建立三层BP神经网络,实现类别预测的同时也完成了数学建模与优化分析工作。5个品种的葡萄酒样本数均为35,共计175个样本。在神经网络学习中,将其分成训练集样本150个和预测集样本25个。对25个未知样本进行预测,准确率为100%。该研究在独立主成分分析的基础之上,根据干红葡萄酒各独立主成分的混合矩阵向量载荷图,选取了两个波段(400~430nm与512~532nm)作为葡萄酒的独立主成分分析的特征波段。说明该文提出的基于光谱技术和模式识别的方法不仅对葡萄酒具有很好的分类和鉴别能力,并且可以提取出葡萄酒的指纹特征,可用于葡萄酒的检测与技术开发。

英文摘要:

In order to achieve the rapid discrimination of the varieties of red wines, the authors selected 5 kinds of dry red wine for study with Vis/NIR spectroscopy. Firstly, Characteristics of the pattern were analyzed by'independent component analysis (ICA). Through comparing the results of modeling performance by different number of independent components, 20 principal components presenting important information of spectra were confirmed as the best number of principal components. The 20 in- dependent components (ICs)extracted by ICA were employed as the inputs of the BP neural networks, and then a three layers of BP neural network was built, category analysis was performed, and the work of building mathematics model and optimizing the algorithm was completed. Five samples from each variety and a total of 25 samples were selected randomly as the prediction sets. The remaining 150 samples were used as the training sets to build the training model, which was validated by the samples of the prediction sets. The recognition rate was 100%. In addition, based on the independent component analysis, the authors selected two characteristic wave bands in reference to vector loading map of mixed matrix. So the pattern recognition methods developed in this paper not only played a good role in the classification and discrimination, but also had the capability to extract the finger feature of red wine, and offered a new way for detecting and developing red wines.

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642