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油气泄漏红外光谱成像探测组件研发
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作者 张云昊 杨云朋 +4 位作者 孙秉才 刘鑫 姜洪妍 赵帅 吴斌 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第2期157-168,共12页
石油化工行业是经济增长的关键,因石油气具有无色无味的特点,发生微量泄漏时不易被工作人员察觉,对环境和公共安全构成严重威胁。近年来,石化企业针对石油气泄漏进行检测和定位的需求日益增大。相比于传统检测方法,红外光谱成像技术因... 石油化工行业是经济增长的关键,因石油气具有无色无味的特点,发生微量泄漏时不易被工作人员察觉,对环境和公共安全构成严重威胁。近年来,石化企业针对石油气泄漏进行检测和定位的需求日益增大。相比于传统检测方法,红外光谱成像技术因其大范围、远距离、快速定位泄漏源、动态直观等优势,受到广泛关注。文中介绍了一种基于红外光谱成像技术的油气泄漏探测组件,该组件结合了红外光谱图像技术的优势,通过攻关宽自由谱宽范围窄带高消光比滤波技术、高精度指数光刻与刻蚀等关键技术,完成覆盖长波红外谱段的多通道带通滤波器设计;结合油气泄漏检测应用场景,完成图像传感器的选型及器件耦合,最终研制出一套针对油气泄漏检测的红外光谱成像探测组件。经测试,其谱段数多于10个谱段,谱段范围覆盖8~12μm,光谱分辨率优于0.5μm。使用该成像组件对油气主要成分空间分布进行实时检测,系统理论检测极限浓度达到5.4%,为研发适用于企业现场的油气类危险化学品泄漏光谱监测技术及装备提供了有力支撑。 展开更多
关键词 气体泄漏 油气检测 长波红外 宽谱段 光谱成像
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基于高光谱成像技术的土壤含水量检测研究
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作者 马玲 张祎洋 +4 位作者 李亚娇 马思艳 王静 马燕 吴龙国 《中国农学通报》 2025年第5期157-164,共8页
本研究旨在利用高光谱成像技术快速检测土壤含水量,以实现对番茄植株生长状况的及时监测。通过提取304个土壤样本的平均光谱反射率,采用异常值剔除、样本集划分、3种预处理方法对原始光谱进行预处理和优化处理。研究中运用了连续投影算... 本研究旨在利用高光谱成像技术快速检测土壤含水量,以实现对番茄植株生长状况的及时监测。通过提取304个土壤样本的平均光谱反射率,采用异常值剔除、样本集划分、3种预处理方法对原始光谱进行预处理和优化处理。研究中运用了连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)、无信息变量消除变换法(uninformation variable elimination,UVE)、迭代保留信息变量法(iterative retained information variable,IRIV)、遗传偏最小二乘算法(genetic partial-least-squares algorithm,GAPLS)4种方法提取特征波长,并基于这些波长建立偏最小二乘回归(partial-least-squares regression,PLSR)模型。进一步地,根据优选出的特征波长还构建了多元线性回归(Multiple linear regression,MLR)模型、主成分回归(Principal component regression,PCR)模型和卷积神经网络模型(convolutional neural network,CNN)。结果表明,在经过平均平滑法(moving average smoothing,MAS)对土壤含水量进行预处理后,使用IRIV法提取的特征波长所建立的土壤含水量定量预测模型表现最佳,其校正集相关系数Rc=0.7167,均方根误差RMSEc=0.0193;验证集相关系数Rp=0.6631,RMSEP=0.0272。特别是基于IRIV-CNN组合的模型展现出更优的性能,Rc=0.7655,RMSEc=0.0172。本研究不仅提供了一种有效的土壤水分监测手段,也为提高设施蔬菜产业中的水资源利用效率、促进番茄种植过程中科学合理的水分管理以及实现植株健康状态在线监控提供了强有力的技术支持。 展开更多
关键词 番茄 土壤含水量 光谱成像 检测 特征波长选择 番茄植株生长监测
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岩芯高光谱成像及勘查指示意义研究--以西藏邦铺大型多金属矿床为例
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作者 吴畅宇 代晶晶 +4 位作者 宋扬 陈伟 刘治博 刘洪成 白龙洋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期38-44,共7页
西藏邦铺矿床是冈底斯成矿带上重要的斑岩-矽卡岩型矿床,矿区东段矽卡岩矿体研究程度较低。高光谱成像技术可以快速获取岩芯样品“图谱合一”的高光谱数据,选取邦铺矿床东段矽卡岩典型岩芯为样品,应用国产核工业北京地质研究院自主研发... 西藏邦铺矿床是冈底斯成矿带上重要的斑岩-矽卡岩型矿床,矿区东段矽卡岩矿体研究程度较低。高光谱成像技术可以快速获取岩芯样品“图谱合一”的高光谱数据,选取邦铺矿床东段矽卡岩典型岩芯为样品,应用国产核工业北京地质研究院自主研发岩芯扫描仪与国外SPECIM岩芯成像仪,开展短波红外(SWIR)高光谱成像测试及对比分析,揭示典型矿物的短波红外光谱特征,并探讨先进的高光谱成像技术应用于矽卡岩勘探的潜力与优势。对同一批岩芯样品分别进行了国内外仪器的高光谱成像测试,利用最小噪声分离变换以及纯净像元指数进行端元提取,而后结合光谱信息散度法选取不同矿物的训练集和验证集样本,采用光谱角填图法进行蚀变矿物填图。共识别出方解石、绿帘石、绿泥石、角闪石、石英、白云母六种矿物,两种仪器矿物填图的结果大体一致,并反映了不同蚀变矿物之间的组合与分布。SPECIM成像仪对两个钻孔样品的平均填图精度为91.5%,Kappa系数为0.87;核工业高光谱成像仪对两个钻孔的填图精度为75%左右,Kappa系数为0.66。两种仪器获取的高光谱数据信噪比均较高,但是由于核工业仪器的数据空间分辨率相对更低,导致图像中存在更多的混合像元,进而影响了填图精度,其空间分辨率的进一步提高是下一步研发的重点。高光谱成像数据表明ZK0010钻孔绿泥石Fe-OH吸收峰波长变化范围为2252.3~2260 nm,ZK0011钻孔绿泥石Fe-OH吸收峰变化范围为2251.7~2258.5 nm,由上至下均向短波方向移动,表明了绿泥石远离矿化中心而相对富Mg,其高值指示了矿体中心位置。高光谱成像技术相较于传统的点测法可以提供更加丰富的空间信息和光谱信息,为指针矿物的光谱特征参数提取与变化规律分析提供了技术支撑。利用高光谱成像提供的大量光谱数据进行绿泥石Fe-OH峰位统计分析,进而可以通过其波长高值位置指示矽卡岩矿床勘查。 展开更多
关键词 岩芯高光谱成像 短波红外 矽卡岩 邦铺
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基于双光谱成像技术的矿井早期火源识别及抗干扰方法研究
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作者 王炎林 裴晓东 +1 位作者 王凯 徐光 《工矿自动化》 北大核心 2025年第3期122-130,共9页
现有基于图像分析的矿井外因火灾监测方法受矿井环境复杂、干扰源影响较大,单模态方法易将光源误判为火源,多模态方法没有利用温度信息进行火源判定,且在粉尘条件下这两种方法的识别精度较低。针对上述问题,提出一种基于双光谱成像技术... 现有基于图像分析的矿井外因火灾监测方法受矿井环境复杂、干扰源影响较大,单模态方法易将光源误判为火源,多模态方法没有利用温度信息进行火源判定,且在粉尘条件下这两种方法的识别精度较低。针对上述问题,提出一种基于双光谱成像技术的矿井早期火源识别及抗干扰方法。首先采用YOLOv10模型对可见光图像进行实时火源检测,利用红外热成像获取温度分布数据,然后通过Canny边缘检测与图像二值化预处理,消除可见光与红外图像的成像差异,最后采用pHash算法计算可见光与红外图像边缘哈希值的海明距离,并标定阈值(海明距离≤25),判定是否为同一火源,从而有效区分火源与干扰源。实验结果表明:在无粉尘无干扰源工况下,基于双光谱成像技术的矿井早期火源识别及抗干扰方法的准确率达98%,召回率为94%,优于单模态的YOLOv10(准确率为97%,召回率为86%);在粉尘干扰条件下,粉尘覆盖摄像头表面33%时,该方法的准确率和召回率分别为85%,80%,粉尘覆盖摄像头表面66%时,准确率和召回率分别为70%,65%,优于单模态和多模态方法。 展开更多
关键词 矿井外因火灾 早期火源识别 光谱成像技术 可见光 红外光 pHash算法 YOLOv10 海明距离
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基于高光谱成像技术快速检测酸肉发酵过程中酸含量的动态变化
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作者 曹诗佳 梁栋 +5 位作者 朱瑶迪 赵莉君 李苗云 孙灵霞 赵改名 柳艳霞 《食品安全质量检测学报》 2025年第2期187-195,共9页
目的快速无损检测酸肉发酵过程中的乳酸、总酸。方法基于高光谱成像技术,针对408~1049 nm范围内的光谱反射图像,采集不同发酵时期的酸肉光谱信息,提取图像中感兴趣区域内的反射光谱信息后,采用kennard-stone算法(KS)划分训练集和测试集... 目的快速无损检测酸肉发酵过程中的乳酸、总酸。方法基于高光谱成像技术,针对408~1049 nm范围内的光谱反射图像,采集不同发酵时期的酸肉光谱信息,提取图像中感兴趣区域内的反射光谱信息后,采用kennard-stone算法(KS)划分训练集和测试集。原始数据通过标准正态变量转换(standard normal variate transformation,SNV)和多元散射校正(multivariate scatter correction,MSC)进行数据预处理后,采用偏最小二乘回归算法(partial least squares regression,PLSR)建立模型。采用连续投影算法(successive projection algorithm,SPA)、竞争性自适应重加权采样算法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)以及无信息变量消除法(uninformative variable elimination,UVE)对特征波长进行提取。并基于PLSR分别建立模型,与全波长预测模型进行对比。结果酸肉中乳酸的最优预测模型为SNV-CARS-PLSR,训练集决定系数(R2)为0.9113,均方根误差(root mean square error of cross-validation,RMSECV)为0.7236,测试集R2为0.9104,RMSECV为0.7342。总酸的MSC-CARS-PLSR模型的预测效果最佳,训练集R2和RMSECV为0.9307和0.6782,预测集R2和RMSECV为0.8682和0.6907。结论利用高光谱成像技术构建的模型可潜在实现酸肉中乳酸和总酸的快速无损检测,具有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 光谱成像技术 酸肉 乳酸 偏最小二乘回归算法
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基于高光谱成像技术的西瓜叶片CAT和POD活性模型构建
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作者 马燕 马玲 +3 位作者 马思艳 王静 张祎洋 吴龙国 《现代农业科技》 2025年第6期169-174,共6页
利用高光谱成像技术建立西瓜叶片过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性的预测模型。采用归一化处理(NL)、高斯滤波平滑(GF)、标准正态变化(SNV)、正交信号校正(OSC)和移动平均法(MA)5种方法对原始光谱进行预处理,运用竞争性自适应加权... 利用高光谱成像技术建立西瓜叶片过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性的预测模型。采用归一化处理(NL)、高斯滤波平滑(GF)、标准正态变化(SNV)、正交信号校正(OSC)和移动平均法(MA)5种方法对原始光谱进行预处理,运用竞争性自适应加权算法(CARS)、连续投影算法(SPA)、无信息变量消除变换法(UVE)、遗传偏最小二乘算法(GAPLS)4种方法提取特征波长,基于优选的特征波长建立了偏最小二乘回归(PLSR)、多元线性回归(MLR)和主成分回归(PCR)预测模型。结果表明,PLSR-GAPLS构建CAT活性的预测模型效果较优(RC=0.85,RCV=0.61,RP=0.66),PLSR-UVE构建POD活性的预测模型效果较优(RC=0.92,RCV=0.85,RP=0.84)。研究结果可以为宁夏硒砂瓜精细化栽培提供数据支撑和理论依据,为西瓜生长信息无损检测提供技术支持。 展开更多
关键词 光谱成像技术 西瓜叶片 SOD活性 POD活性 模型构建 无损检测
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双滤波高光谱成像系统的色差和畸变校正作用
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作者 田瑶 刘闯 +2 位作者 王鹏冲 赵志澎 李丽娟 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2025年第1期73-82,共10页
针对传统声光可调滤波器高光谱成像系统在光谱分辨率和图像质量方面的限制,提出采用串联两个AOTF的方法构建双滤波高光谱成像系统,对该系统在提升光谱带宽、减小色差、校正图像畸变及提高图像对比度等方面的改善作用进行研究。在光谱带... 针对传统声光可调滤波器高光谱成像系统在光谱分辨率和图像质量方面的限制,提出采用串联两个AOTF的方法构建双滤波高光谱成像系统,对该系统在提升光谱带宽、减小色差、校正图像畸变及提高图像对比度等方面的改善作用进行研究。在光谱带宽研究方面,分析了串联AOTF高光谱成像系统的双滤波作用机制,给出光谱带宽随声光频率的变化规律;在色差研究方面,建立声光晶体外衍射角与图像偏移量间的映射关系,利用双滤波技术有效地减小了由色差引起的图像漂移;在图像畸变研究方面,采用TV畸变对图像畸变程度进行表征,分别获得了单AOTF与串联AOTF系统的畸变量为-0.82%和-0.44%;在图像对比度研究方面,利用对比度传递函数进行表征,获得串联AOTF系统的成像对比度接近于1。上述研究结果表明,基于串联AOTF构建的双滤波方法对高光谱成像系统的成像质量具有明显的改善作用,研究成果能够为高光谱成像技术的发展提供有价值的参考。 展开更多
关键词 声光可调滤波器 光谱成像系统 光谱带宽 成像质量
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高光谱成像结合ELM的鸡蛋品种鉴别
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作者 张伏 王梦瑶 +4 位作者 颜宝苹 张方圆 袁叶 张亚坤 付三玲 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第3期836-841,共6页
鸡蛋是营养丰富的农产品,不同品种鸡蛋所含营养物质成分不同。市场上出现品种以次充好、掺假等问题对食品安全造成严重威胁,急需解决鸡蛋品种鉴别难题。以4种鸡蛋为试验样本,按2∶1划分训练集和测试集,分别为160枚和80枚。高光谱成像采... 鸡蛋是营养丰富的农产品,不同品种鸡蛋所含营养物质成分不同。市场上出现品种以次充好、掺假等问题对食品安全造成严重威胁,急需解决鸡蛋品种鉴别难题。以4种鸡蛋为试验样本,按2∶1划分训练集和测试集,分别为160枚和80枚。高光谱成像采集系统获取935.61~1720.23 nm范围内鸡蛋光谱图像,对其黑白校正后框选鸡蛋样本中心大小为30×30 pixel的感兴趣区域(ROI),将该区域内各像素点反射率均值作为样本原始光谱数据。为减少原始光谱数据首尾端随机噪声的影响,截取949.43~1709.49 nm范围内光谱信息用于后续研究,采用SG平滑(SG)和多元散射校正(MSC)对其预处理,连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)、CARS-SPA、CARS+SPA四种方式对预处理后的光谱数据提取特征波长,基于全波段(FB)和特征波段建立支持向量机(SVM)、粒子群算法(PSO)优化的SVM(PSO-SVM)、极限学习机(ELM)等模型,对比鉴别准确率以寻找最佳鸡蛋品种鉴别模型。试验结果表明,SG-SPA-ELM模型鉴别效果最佳,鉴别准确率为85.00%,高光谱成像技术结合ELM可有效实现鸡蛋品种无损高效准确检测,为鸡蛋和其他农产品品种鉴别提供参考。 展开更多
关键词 光谱成像技术 鸡蛋 品种鉴别 极限学习机
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光电探测系统中多光谱成像技术的应用与发展前景
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作者 雷宾宾 《中文科技期刊数据库(全文版)工程技术》 2025年第1期059-062,共4页
多光谱成像技术是能够在多个光谱范围内捕获目标信息的前沿成像手段,近年来在光电探测系统领域内引起了广泛的关注与实践运用。相比之下,传统的光电探测手段大多依托于单一波段(例如可见光或红外波段)来实施信息收集,这在特定情境下虽... 多光谱成像技术是能够在多个光谱范围内捕获目标信息的前沿成像手段,近年来在光电探测系统领域内引起了广泛的关注与实践运用。相比之下,传统的光电探测手段大多依托于单一波段(例如可见光或红外波段)来实施信息收集,这在特定情境下虽能基本满足目标探测的需要,但受限于其所能获取的光谱信息量有限,故在复杂环境应用中面临显著障碍。随着科技进步的推动,多光谱成像技术适时出现,为光电探测领域注入了变革的力量。本研究深入剖析了多光谱成像技术的根本原理、该技术在光电探测领域内的关键应用层面,并对其未来发展趋势进行了探讨。 展开更多
关键词 光电探测系统 光谱成像 监测 应用
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基于高光谱成像技术的牛奶品质检测研究
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作者 纪源 《中文科技期刊数据库(全文版)农业科学》 2025年第1期128-132,共5页
本研究利用高光谱成像技术对牛奶品质进行检测,重点分析了牛奶中的蛋白质和脂肪含量。通过采集牛奶的高光谱图像并进行预处理与特征提取,建立了相应的检测模型。实验结果表明,高光谱成像技术能有效区分不同品质的牛奶,为牛奶品质检测提... 本研究利用高光谱成像技术对牛奶品质进行检测,重点分析了牛奶中的蛋白质和脂肪含量。通过采集牛奶的高光谱图像并进行预处理与特征提取,建立了相应的检测模型。实验结果表明,高光谱成像技术能有效区分不同品质的牛奶,为牛奶品质检测提供了一种新的方法。通过采集食品样本的高光谱图像,可以实现对食品营养成分、添加剂含量、新鲜度、真伪等多方面的快速检测。本研究有望为牛奶生产和质量控制提供技术支持。 展开更多
关键词 光谱成像技术 牛奶品质 蛋白质含量 脂肪含量
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基于机器视觉和光谱成像技术的钢球表面质量分拣系统
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作者 侯远韶 《信息记录材料》 2025年第2期141-143,152,共4页
针对传统基于机器视觉的钢球表面质量分拣系统,大多属于静态检测,在静止状态下对钢球的放置方式以及放置位置都有严格要求,自动化水平低,难以真实模拟现实中不同钢球的品质状态,适合小批量的抽样检测,无法胜任大批量、高速度质量判别的... 针对传统基于机器视觉的钢球表面质量分拣系统,大多属于静态检测,在静止状态下对钢球的放置方式以及放置位置都有严格要求,自动化水平低,难以真实模拟现实中不同钢球的品质状态,适合小批量的抽样检测,无法胜任大批量、高速度质量判别的问题;本文通过将机器视觉和高光谱图像技术进行融合,通过对不同环境下光谱特性的分析,进而为机器视觉光源、背景材料的选择提供依据。结果表明,基于机器视觉和光谱成像技术的BP人工神经网络模型,能够提升钢球品质无损检测的实时性和精确性。 展开更多
关键词 机器视觉 光谱成像技术 无损检测 钢球品质 神经网络 模式识别
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高光谱成像技术在食品掺假检测中的应用研究综述
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作者 陈燕雨 《食品安全导刊》 2025年第3期144-147,共4页
食品掺假问题不仅会对消费者健康造成威胁,还会对整个食品行业产生负面影响,并引发信任危机。高光谱成像技术因具有无创、快速、准确和高通量的特点,已成为鉴别食品掺假现象的一种重要技术。本文综述高光谱成像技术在畜禽肉制品、水产... 食品掺假问题不仅会对消费者健康造成威胁,还会对整个食品行业产生负面影响,并引发信任危机。高光谱成像技术因具有无创、快速、准确和高通量的特点,已成为鉴别食品掺假现象的一种重要技术。本文综述高光谱成像技术在畜禽肉制品、水产品、粮食、乳制品、蜂蜜、食用油等食品掺假检测中的应用研究进展,以期为优化食品掺假的检测方法提供理论依据。 展开更多
关键词 光谱成像技术 食品掺假检测 应用
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窄带光谱成像技术辅助内镜下黏膜切除术治疗大肠息肉的疗效及复发率研究
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作者 卢亚丽 殷久勇 孙珍珍 《现代医药卫生》 2025年第2期382-384,389,共4页
目的分析应用窄带光谱成像技术(NBI)辅助内镜下黏膜切除术治疗大肠息肉患者的效果及对复发率的影响。方法选取2022年2月至2023年2月信阳一五四医院收治的150例大肠息肉患者,回顾性分析入组者临床资料,以不同术式为依据分为对照组与研究... 目的分析应用窄带光谱成像技术(NBI)辅助内镜下黏膜切除术治疗大肠息肉患者的效果及对复发率的影响。方法选取2022年2月至2023年2月信阳一五四医院收治的150例大肠息肉患者,回顾性分析入组者临床资料,以不同术式为依据分为对照组与研究组,分别为69、81例。入组者均由同组医护人员完成手术操作,对照组行内镜下黏膜切除术治疗,研究组行NBI辅助内镜下黏膜切除术治疗,对比2组临床疗效、围手术期指标、并发症发生率及复发率。结果研究组总有效率[96.30%(78/81)]较对照组[84.06%(13/69)]更高(P<0.05);研究组术中出血量[(14.29±3.11)mL]少于对照组[(30.45±4.52)mL](P<0.05);研究组下床活动、住院时间较对照组均更短(P<0.05);研究组并发症发生率、复发率较对照组均更低[2.50%(2/81)vs.18.84%(13/69),1.23%(1/81)vs.13.04%(9/69)](P<0.05)。结论大肠息肉患者应用NBI辅助内镜下黏膜切除术治疗,可减少术中出血量,降低复发率,减少并发症,有利于缩短患者术后恢复时间。 展开更多
关键词 窄带光谱成像技术 大肠息肉 内镜下黏膜切除术 治疗效果
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光谱成像技术在笔迹干扰指纹提取中的应用
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作者 刘康康 《通讯世界》 2025年第1期187-189,共3页
光谱成像技术是能同时获得被检测物品光谱信息和图像信息的成像方法,被广泛应用于农业、工业、刑侦等领域。指纹在民事和公共安全领域中具有重要意义,但指纹识别比对会受到字迹或复杂背景干扰造成纹线不清晰的情况影响。基于此,模拟纸... 光谱成像技术是能同时获得被检测物品光谱信息和图像信息的成像方法,被广泛应用于农业、工业、刑侦等领域。指纹在民事和公共安全领域中具有重要意义,但指纹识别比对会受到字迹或复杂背景干扰造成纹线不清晰的情况影响。基于此,模拟纸张上黑色和红色签字笔干扰下的印油指纹,利用光谱成像技术对这些在字迹干扰下的指纹样本进行成像。通过结合常用的图像处理方法,强化指纹显现效果,从而有效地减弱或去除字迹背景的干扰。实验发现,光谱成像技术和图像处理算法能够有效提高指纹识别的准确性和可靠性,从而为涉及合同纠纷的民事案件提供有效的指纹识别与鉴定证据。 展开更多
关键词 光谱成像技术 笔迹干扰指纹提取 指纹识别
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基于声光可调谐滤波器的光谱成像系统
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作者 廖捷 曾议 +5 位作者 宋润泽 周海金 江宇 常振 钱园园 司福祺 《大气与环境光学学报》 2025年第1期104-113,共10页
设计并搭建了一套基于声光可调谐滤波器(AOTF)的光谱成像系统,该系统主要由前置成像镜头、AOTF、中继转像物镜、CCD相机、AOTF射频驱动器以及上位机组成。系统通过对AOTF的衍射光进行波长扫描,并利用CCD相机进行光谱图像采集,最终生成... 设计并搭建了一套基于声光可调谐滤波器(AOTF)的光谱成像系统,该系统主要由前置成像镜头、AOTF、中继转像物镜、CCD相机、AOTF射频驱动器以及上位机组成。系统通过对AOTF的衍射光进行波长扫描,并利用CCD相机进行光谱图像采集,最终生成光谱图像立方体。该系统应用于400~700nm波段范围,光谱分辨率优于1nm,无扫描机械结构,实现了图谱合一。利用此系统进行了外场成像实验,经过0级光干扰抑制方法处理后的成像结果清晰可辨。进一步利用该系统对给定浓度在3.62×1017~1.21×1019molecule/cm2之间的不同NO2样气进行了测量,使用差分吸收光谱算法对所测光谱数据进行反演处理,得到NO2样气的测量浓度,并对测量值与给定值的误差和相关性作出了分析,其误差均在20%范围内,且相关系数为0.99401,表明二者具有良好的相关性,验证了该系统应用于污染气体测量方面的可行性。 展开更多
关键词 声光可调谐滤波器 光谱成像系统 光谱分辨率
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基于高光谱成像技术的南果梨酸度无损检测方法 被引量:4
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作者 张芳 邓照龙 +3 位作者 田有文 高鑫 王开田 徐正玉 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期231-239,共9页
南果梨是一种重要的水果品种,其酸度是评估果品质量的重要指标之一。然而,传统的南果梨酸度检测方法通常需要破坏性采样和化学分析,不仅耗时费力,而且容易导致样品污染和浪费。因此,旨在探索一种基于高光谱成像技术的无损检测方法,以实... 南果梨是一种重要的水果品种,其酸度是评估果品质量的重要指标之一。然而,传统的南果梨酸度检测方法通常需要破坏性采样和化学分析,不仅耗时费力,而且容易导致样品污染和浪费。因此,旨在探索一种基于高光谱成像技术的无损检测方法,以实现对南果梨酸度的快速、准确、无损检测。首先,采集室温20℃下不同贮藏天数南果梨的高光谱数据,其光谱波长范围为400~1000 nm,并且通过理化实验测量南果梨样本的可滴定酸;其次,采用多元散射校正(multipli⁃cative scatter correction,MSC)、标准正态变换(standard normal variate,SNV)、Savitzky-Golay平滑滤波等多种方法对光谱数据进行预处理,建立偏最小二乘回归模型(partial least squares regression,PLSR),选择出建模效果最佳的预处理方法,结果显示MSC方法效果最优;然后结合连续投影算法(successie projection algorithm,SPA)提取特征波段,在700~900 nm范围内确定9个特征光谱变量;最后,以提取出的9个特征光谱变量作为输入矢量,分别建立PLSR模型、极限学习机(extreme learning machine,ELM)模型以及遗传算法(genetic algorithm,GA)和粒子群算法(particle swarm op⁃timization,PSO)优化的BP神经网络模型。研究结果表明,基于MSC预处理和SPA算法特征提取的PSO-BP模型预测精度最高,效果最好,预测集决定系数R^(2)_(p)=0.911,RMSEP=0.032。可见,基于高光谱成像技术的SPA-PSO-BP模型可用于南果梨酸度的检测,为南果梨的品质评价提供参考。 展开更多
关键词 光谱成像技术 南果梨 酸度 BP神经网络 PSO-BP模型
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高光谱成像技术在农产品品质检测中的应用及局限性分析 被引量:2
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作者 孙大明 叶彤 +9 位作者 赵伟 张鑫 李志博 聂美玲 邢璐露 刘兴博 杨金砖 李昕怿 张瑾 吴世凯 《农机使用与维修》 2024年第5期126-128,共3页
近年来,农产品无损检测技术得到快速发展。高光谱成像技术将光谱信息与图像信息相结合,弥补了光谱信息的不足,相较传统检测技术具有精度高、无污染、无破坏性等特点,因此在农产品无损检测领域具有良好的应用前景。基于此分析了高光谱成... 近年来,农产品无损检测技术得到快速发展。高光谱成像技术将光谱信息与图像信息相结合,弥补了光谱信息的不足,相较传统检测技术具有精度高、无污染、无破坏性等特点,因此在农产品无损检测领域具有良好的应用前景。基于此分析了高光谱成像技术在无损检测中的应用情况,包括农产品分级分类、损伤检测、表面农残检测、营养成分快速检测等,并对高光谱成像技术在农产品领域的发展趋势和局限性进行分析,以期为农产品无损检测提供参考。 展开更多
关键词 光谱成像 无损检测 农产品 品质
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基于高光谱成像及机器学习的烟叶糖料液施加量判别模型
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作者 张建栋 杨忠泮 +4 位作者 吴恋恋 徐大勇 朱萍 张雯晶 堵劲松 《轻工学报》 CAS 北大核心 2024年第5期86-94,共9页
针对目前烟叶加料工序中糖料液加料效果无法进行无损检测的问题,基于高光谱成像及机器学习构建了烟叶糖料液施加量判别模型。首先,利用可见光-短波红外高光谱成像系统获取不同糖料液施加量烟叶样品的高光谱数据,采用标准正态变换(SNV)... 针对目前烟叶加料工序中糖料液加料效果无法进行无损检测的问题,基于高光谱成像及机器学习构建了烟叶糖料液施加量判别模型。首先,利用可见光-短波红外高光谱成像系统获取不同糖料液施加量烟叶样品的高光谱数据,采用标准正态变换(SNV)进行预处理;然后,分别使用全频域数据和主成分分析(PCA)降维数据,结合支持向量机(SVM)、逻辑回归(LR)、多层感知机(MLP)、随机森林(RF)构建4种判别模型并进行验证。结果表明:SNV预处理显著增强了高光谱数据的特征集中度;在使用全频域波段数据建模时,短波红外波段内模型的预测准确率均显著高于可见光波段,短红外波段的LR模型准确率最高(为98.23%);相较于全频域数据建模,使用PCA降维后的前10个主成分数据建模时,短红外波段的模型预测准确率无显著变化,而可见光波段的RF模型预测准确率提升较为明显(达71.43%);在可见光波段内,PCA降维后4种判别模型的最高准确率对应的主成分数量分别为217个、55个、47个、59个,在短波红外波段内,则分别为13个、11个、117个、46个。整体上,LR和RF模型表现出较优异的预测性能,在短波红外波段内,基于PCA降维数据的LR模型在使用较少主成分时仍能获得高准确率,具有快速、无损、精准地判别烟叶糖料液施加量的能力。 展开更多
关键词 光谱成像 机器学习 烟叶加料工序 糖料液施加量 逻辑回归
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基于高光谱成像技术对菜心种子霉变的识别
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作者 余展旺 殷海 +4 位作者 何曼文 周理华 谢百亨 熊征 黄富荣 《种子》 北大核心 2024年第8期146-150,156,共6页
为了鉴别健康与霉变菜心种子,本研究通过高光谱成像技术获得健康与霉变菜心种子光谱,建立判别模型。基于原始光谱和9种预处理后光谱建立支持向量机判别(SVM-DA)模型,发现基于一阶导数预处理后光谱的模型表现最出色,建模集和预测集的准... 为了鉴别健康与霉变菜心种子,本研究通过高光谱成像技术获得健康与霉变菜心种子光谱,建立判别模型。基于原始光谱和9种预处理后光谱建立支持向量机判别(SVM-DA)模型,发现基于一阶导数预处理后光谱的模型表现最出色,建模集和预测集的准确率分别为95.87%和95.74%。为了去除冗余或不必要的信息,采用遗传算法(GA)对原始光谱和各种预处理后光谱进行波段筛选,并再次建立SVM-DA模型,在这些模型中,FD-GA-SVM-DA模型性能最优,建模集和预测集准确率分别达97.71%和96.81%。研究表明,基于高光谱技术鉴别健康和霉变菜心种子具有可行性。 展开更多
关键词 光谱成像技术 菜心种子 霉变 支持向量机判别模型
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可见光-近红外无人机载高光谱成像仪设计与验证 被引量:1
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作者 鲁纳川 《世界核地质科学》 CAS 2024年第4期780-791,共12页
为克服无人机高光谱遥感发展过程中的成本昂贵、拍摄效率低下和地物分类结果不准确等制约因素的影响,自主研制出适用于多旋翼无人机搭载的国产轻小型可见光-近红外高光谱成像仪,全波段和视场在截止频率的平均故障时间(Mean Time to Fail... 为克服无人机高光谱遥感发展过程中的成本昂贵、拍摄效率低下和地物分类结果不准确等制约因素的影响,自主研制出适用于多旋翼无人机搭载的国产轻小型可见光-近红外高光谱成像仪,全波段和视场在截止频率的平均故障时间(Mean Time to Failure,MTF)均高于0.83,光谱分辨率优于2.8 nm;成像仪与多旋翼无人机、电源、POS/IMU、稳定平台完成系统集成。在此基础上,以鄱阳湖南湖村和新疆杨庄岩体西北部为研究区,进行仪器试验应用。利用鄱阳湖南湖村获取数据像元曲线与ASD地面光谱仪同步实测的典型地物光谱进行对比分析,验证成像仪的光谱准确性,ASD地面光谱仪同步实测的典型地物光谱与无人机载高光谱影像同名地物光谱吻合度较高。经光谱重建和光谱角分类实验,结果表明:地物分类结果较为准确。新疆杨庄岩体西北部区段真彩色影像与航空有人机高光谱获取的CASI图像,赤铁矿识别与填图结果表明,成像仪在地质领域有较好应用效果,可用于更高比例尺的地质填图。总之,研制的轻小型可见光-近红外高光谱成像仪可为我国地质、生态环境等领域的调查提供一种新的技术手段。 展开更多
关键词 光谱成像 无人机载高光谱成像仪系统 旋翼无人机
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