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基于主成分分析和小波神经网络的近红外多组分建模研究
  • ISSN号:0253-3820
  • 期刊名称:《分析化学》
  • 时间:0
  • 分类:O212.4[理学—概率论与数理统计;理学—数学] TP183[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:[1]南京农业大学江苏省信息农业高技术研究重点实验室,南京210095
  • 相关基金:本文系教育部新世纪优秀人才支持计划(No.NCET-08-0797)、国家自然科学基金(No.30871448)、国家科技支撑计划(No.2008BADA4B02)、江苏省创新学者攀登计划(No.BK20081479)和江苏省自然科学基金(No.BK2008330)资助
中文摘要:

将小麦叶片原始光谱经过预处理后,采用主成分分析(PCA)对数据进行降维,取前3个主成分输入小波神经网络,建立了基于主成分分析和小波神经网络的近红外多组分预测模型(WNN);进一步研究了小波基函数个数的选取(WNN隐层节点数)对小波神经网络模型性能的影响,并将WNN模型与偏最小二乘法(PLS)和传统的反向传播神经网络(BPNN)模型进行了比较。结果表明,所建立的WNN模型能用于同时预测小麦叶片全氮和可溶性总糖两种组分含量,其预测均方根误差(RMSEP)分别为0.101%和0.089%,预测相关系数(R)分别为0.980和0.967。另外,在收敛速度和预测精度上,WNN模型明显优于BPNN和PLS模型,从而为将小波神经网络用于近红外光谱的多组分定量分析奠定了基础。

英文摘要:

A new near infrared model for multi-component prediction was established based on principal component analysis(PCA) and wavelet neural network(WNN) methods.First,original near infrared spectra from wheat leaves were pre-processed,and their principal components were extracted by PCA,which could reduce the dimensionality of spectrum data.The first three principal components were taken as inputs of wavelet neural network(WNN),and the influence of neuron number in the hidden layer of WNN on the properties of model was further analyzed.The results indicated that the WNN model can be applied to the simultaneous determination of total nitrogen and soluble sugar contents of wheat dry leaves.The root mean square errors of prediction(RMSEP) of total nitrogen and soluble sugar contents of wheat leaves by the WNN model were 0.10% and 0.09%,with correlation coefficients(R) of 0.980 and 0.967,respectively.In addition,the WNN model was superior to the methods of back-propagation neural network(BPNN) and partial least squares(PLS) on convergence speed and prediction precision.This study provided an approach for quantitative analysis of multi-components based on near infrared spectrum.

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期刊信息
  • 《分析化学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院长春应用化学研究所
  • 主编:杨秀荣
  • 地址:长春市人民大街5625号
  • 邮编:130022
  • 邮箱:fxhx@ciac.ac.cn
  • 电话:0431-85262017
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-3820
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1125/O6
  • 邮发代号:12-6
  • 获奖情况:
  • 1999获首届国家期刊奖,2000年获中国科学院优秀期刊特别奖,2001年入选中国期刊方阵“双高”期刊
  • 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,美国乌利希期刊指南,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),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:52455