#每日一篇学术文章# 【基于连续投影算法的博斯腾湖西岸湖滨绿洲土壤有机碳含量的高光谱估算】https://t.cn/A6xNB6kV
摘要：以博斯腾湖西岸湖滨绿洲为研究区，利用实测的土壤有机碳含量与高光谱数据，应用连续投影算法（successive projection algorithm, SPA）从全波段光谱数据中筛选特征变量，并分别采用全波段和特征波段构建偏最小二乘回归（partial least square regression, PLSR）与支持向量机（support vector machine, SVM）模型来估算土壤有机碳含量。结果表明：1）土壤有机碳质量分数变化范围为0.75～48.13 g/kg，平均值为13.31 g/kg，呈中等变异性，变异系数为63.19%。2）土壤有机碳含量与原始光谱反射率表现为负相关性［－0.62＜相关系数（r）＜－0.07］；经SG平滑结合标准化正态变换后进行一阶微分（Savitzky-Golay-standard normal variate-first derivative, SG-SNV-1st Der）预处理后，通过极显著性检验（P＜0.01）的波段数达到414个，主要集中在487～575、725～998和1 464～ 1 514 nm处，其中在788、800与1 768 nm波长处的相关性最高，r均大于0.80。3）光谱经SG-SNV-1st Der预处理后，用SPA构建的PLSR模型验证集的决定系数（R2）=0.79，均方根误差（root mean square error, RMSE）=3.58 g/kg，残余预测误差（residual prediction deviation, RPD）=1.99，四分位数间距性能比（ratio of performance to interquartile distance, RPIQ）=2.23；而运用SPA结合SVM构建的模型验证集R2=0.81，RMSE=3.16 g/kg，RPD=2.25，RPIQ=2.53。说明运用SPA结合SVM构建的模型能较好地估算研究区土壤有机碳含量。
来源：浙江大学学报（农业与生命科学版）
摘要：以博斯腾湖西岸湖滨绿洲为研究区，利用实测的土壤有机碳含量与高光谱数据，应用连续投影算法（successive projection algorithm, SPA）从全波段光谱数据中筛选特征变量，并分别采用全波段和特征波段构建偏最小二乘回归（partial least square regression, PLSR）与支持向量机（support vector machine, SVM）模型来估算土壤有机碳含量。结果表明：1）土壤有机碳质量分数变化范围为0.75～48.13 g/kg，平均值为13.31 g/kg，呈中等变异性，变异系数为63.19%。2）土壤有机碳含量与原始光谱反射率表现为负相关性［－0.62＜相关系数（r）＜－0.07］；经SG平滑结合标准化正态变换后进行一阶微分（Savitzky-Golay-standard normal variate-first derivative, SG-SNV-1st Der）预处理后，通过极显著性检验（P＜0.01）的波段数达到414个，主要集中在487～575、725～998和1 464～ 1 514 nm处，其中在788、800与1 768 nm波长处的相关性最高，r均大于0.80。3）光谱经SG-SNV-1st Der预处理后，用SPA构建的PLSR模型验证集的决定系数（R2）=0.79，均方根误差（root mean square error, RMSE）=3.58 g/kg，残余预测误差（residual prediction deviation, RPD）=1.99，四分位数间距性能比（ratio of performance to interquartile distance, RPIQ）=2.23；而运用SPA结合SVM构建的模型验证集R2=0.81，RMSE=3.16 g/kg，RPD=2.25，RPIQ=2.53。说明运用SPA结合SVM构建的模型能较好地估算研究区土壤有机碳含量。
来源：浙江大学学报（农业与生命科学版）
【德国AIRSENSE电子鼻】是由多个性能彼此重叠的气敏传感器和适当的模式分类方法组成的具有识别单一和复杂气体能力的装置，可对样品进行聚类分析、未知样品的判定和定量预测等。
近几年电子鼻在乳制品中的应用越来越广泛，主要体现在干酪种类的分类、对不同保质期乳制品的识别、乳中微生物的检测、乳中挥发性物质的分析、乳制品产区和掺假牛奶的检测等方面。
电子鼻的实验案例
1 全蛋液脱腥工艺及其效果评价
农业部农产品加工综合性重点实验室
鸡蛋的蛋腥味作为鸡蛋特有的风味制约着鸡蛋及蛋制品加工业的发展。本文通过比较活性炭吸附、发酵和真空蒸发等脱腥方法对鸡蛋脱腥效果，筛选出效果较明显的方法及最佳条件。试验表明，发酵法和真空蒸发法对鸡蛋脱腥效果比较明显，且可在不损失鸡蛋营养成分的前提下实现蛋液的脱腥。发酵脱腥的最佳条件为加入安琪高活性干酵母0.05 g/100 mL全蛋液，35℃条件下发酵反应40 min；真空脱腥的最佳条件为在温度50℃，转速50 r/min的条件下，反应35 min。运用电子鼻技术对脱腥前后蛋液进行主成分分析，实现对不同脱腥方法处理前后的蛋液气味的有效区分。
2 电子鼻检测鸡蛋货架期新鲜度变化
南京农业大学食品科技学院
该文旨在通过气味检测鸡蛋的新鲜度。利用德国AIRSENSE公司PEN3型电子鼻对鸡蛋在20℃，70%相对湿度条件下罗曼鸡蛋货架期的气味进行了无损检测。通过测定哈夫单位，建立了不同货架期气味与鸡蛋哈夫单位等级的对应关系。首先，分析并对比了第0天与第36天的完整鸡蛋与蛋液所产生气体的变化情况，确定氨氧化物、烷烃和醇类等是鸡蛋贮藏中产生的恶化气体。其次，结合电子鼻，利用主成分分析、线性判别等多元统计方法进行数据分析，对不同货架期、不同等级的鸡蛋进行归类区分，发现线性判别(LDA)效果优于主成分分析法(PCA)。结合载荷分析，确认了检测鸡蛋新鲜度的主要传感器S1、S2、S3、S5、S6、S8。初步证明了气体传感器和模式识别方法在电子鼻区分鸡蛋货架期新鲜度的可行性，为建立利用气体传感器监控鸡蛋新鲜度的方法提供实验基础和理论依据。
3 应用电子鼻区分不同储存阶段的冰淇淋
内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司研发中心
将电子鼻用于对冰淇淋的检测，旨在寻求一种快速有效的方法以实现对不同储存阶段冰淇淋的判定。用电子鼻检测4个不同储存阶段的冰淇淋样本的气味。结果表明，电子鼻可以准确地区分冰淇淋的储存阶段，而且所建模型能够准确识别冰淇淋的储存阶段。
4 紫薯酸奶中挥发性物质分析
天津商业大学生物技术与食品科学学院
利用电子鼻技术和固相微萃取结合气相色谱-质谱检测技术法检测对比分析紫薯酸奶与普通酸奶的挥发性物质。研究表明：利用电子鼻检测并进行主成分分析可以有效地区分紫薯酸奶和普通酸奶；经气相色谱-质谱检测，紫薯酸奶和普通酸奶各有17种和15种物质，酸类物质均为两种酸奶的主要挥发性香气物质，区别不大，而醛类、酮类、醇类和酚类物质具有较为显著的差异。
5 电子鼻技术在原料乳风味检测中的应用
中国农业大学信息与电气工程学院
检测牛奶中风味物质，确定原料奶的来源对乳制品质量控制是非常重要的。利用电子鼻技术开展了不同奶厂来源奶的识别研究，采用Wilks统计量对电子鼻传感器获取数据的特征优化，分别使用了Bayes算法、最小二乘支持向量机在不同厂来源奶的识别中进行了应用。试验结果表明Bayes算法、最小二乘支持向量机可以对8个不同厂家的牛奶进行分类识别。
近几年电子鼻在乳制品中的应用越来越广泛，主要体现在干酪种类的分类、对不同保质期乳制品的识别、乳中微生物的检测、乳中挥发性物质的分析、乳制品产区和掺假牛奶的检测等方面。
电子鼻的实验案例
1 全蛋液脱腥工艺及其效果评价
农业部农产品加工综合性重点实验室
鸡蛋的蛋腥味作为鸡蛋特有的风味制约着鸡蛋及蛋制品加工业的发展。本文通过比较活性炭吸附、发酵和真空蒸发等脱腥方法对鸡蛋脱腥效果，筛选出效果较明显的方法及最佳条件。试验表明，发酵法和真空蒸发法对鸡蛋脱腥效果比较明显，且可在不损失鸡蛋营养成分的前提下实现蛋液的脱腥。发酵脱腥的最佳条件为加入安琪高活性干酵母0.05 g/100 mL全蛋液，35℃条件下发酵反应40 min；真空脱腥的最佳条件为在温度50℃，转速50 r/min的条件下，反应35 min。运用电子鼻技术对脱腥前后蛋液进行主成分分析，实现对不同脱腥方法处理前后的蛋液气味的有效区分。
2 电子鼻检测鸡蛋货架期新鲜度变化
南京农业大学食品科技学院
该文旨在通过气味检测鸡蛋的新鲜度。利用德国AIRSENSE公司PEN3型电子鼻对鸡蛋在20℃，70%相对湿度条件下罗曼鸡蛋货架期的气味进行了无损检测。通过测定哈夫单位，建立了不同货架期气味与鸡蛋哈夫单位等级的对应关系。首先，分析并对比了第0天与第36天的完整鸡蛋与蛋液所产生气体的变化情况，确定氨氧化物、烷烃和醇类等是鸡蛋贮藏中产生的恶化气体。其次，结合电子鼻，利用主成分分析、线性判别等多元统计方法进行数据分析，对不同货架期、不同等级的鸡蛋进行归类区分，发现线性判别(LDA)效果优于主成分分析法(PCA)。结合载荷分析，确认了检测鸡蛋新鲜度的主要传感器S1、S2、S3、S5、S6、S8。初步证明了气体传感器和模式识别方法在电子鼻区分鸡蛋货架期新鲜度的可行性，为建立利用气体传感器监控鸡蛋新鲜度的方法提供实验基础和理论依据。
3 应用电子鼻区分不同储存阶段的冰淇淋
内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司研发中心
将电子鼻用于对冰淇淋的检测，旨在寻求一种快速有效的方法以实现对不同储存阶段冰淇淋的判定。用电子鼻检测4个不同储存阶段的冰淇淋样本的气味。结果表明，电子鼻可以准确地区分冰淇淋的储存阶段，而且所建模型能够准确识别冰淇淋的储存阶段。
4 紫薯酸奶中挥发性物质分析
天津商业大学生物技术与食品科学学院
利用电子鼻技术和固相微萃取结合气相色谱-质谱检测技术法检测对比分析紫薯酸奶与普通酸奶的挥发性物质。研究表明：利用电子鼻检测并进行主成分分析可以有效地区分紫薯酸奶和普通酸奶；经气相色谱-质谱检测，紫薯酸奶和普通酸奶各有17种和15种物质，酸类物质均为两种酸奶的主要挥发性香气物质，区别不大，而醛类、酮类、醇类和酚类物质具有较为显著的差异。
5 电子鼻技术在原料乳风味检测中的应用
中国农业大学信息与电气工程学院
检测牛奶中风味物质，确定原料奶的来源对乳制品质量控制是非常重要的。利用电子鼻技术开展了不同奶厂来源奶的识别研究，采用Wilks统计量对电子鼻传感器获取数据的特征优化，分别使用了Bayes算法、最小二乘支持向量机在不同厂来源奶的识别中进行了应用。试验结果表明Bayes算法、最小二乘支持向量机可以对8个不同厂家的牛奶进行分类识别。
激光杂志 2022年底或者2023年上半年，官网查稿，3个作者+省级理工基金（没有基金渠道可以提供）
题目：
1.基于传输补偿算法的数字视频图像信息光纤传输系统（数字图像）
2.基于光纤传感器的视频图像几何失真校正方法（视频图像）
3.混合光照下复杂偏振光成像遮挡目标识别方法（图像处理）
4.高速移动激光散斑视觉引导定位算法（视觉传达）
5.光纤布拉格光栅传感器网络映射算法研究（计算机）
6.可见光通信异构网络频谱资源分配算法研究（计算机）
7.飞秒激光等离子体光斑图像中心亚像素提取研究（图像处理）
12.基于频率调制技术的荧光分子断层成像（化学）
16.基于粒子群算法的激光熔覆工艺多目标优化（激光加工工艺）
18.光栅解复用器的偏振相关损耗优化方法（材料加工工程）
19.激光深熔焊等离子体信号特征与焊缝的数学模型研究（激光加工、焊接、信号、模型）
24.层次分析法的激光焊缝表面质量评估（激光焊接、焊缝）
26.多角度偏振成像仪温度的智能校正及补偿技术（偏振成像仪、温度校正与补偿）
27.激光扫描投影系统的高精度标定技术研究（激光扫描）
30.基于激光干涉的高分辨率精密位移测量研究（位移测量）
31.半导体激光吸收光谱技术的产品无损分级检测（产品检测）
32.基于多光谱技术的光学元件表面疵病检测（光学元件检测）
40.基于近红外光谱技术的气体浓度检测研究（气体检测）
43.激光清洗技术的钢表面锈蚀层去除研究（金属材料处理）
45.基于空间变换技术的脉冲激光声信号检测（信号）
47.激光点云拼接技术的形貌测量系统设计（测量）
51.激光清洗铝合金漆层表面形貌的三维重建技术（金属材料）
55.高光谱影像特征的最化选择方法设计（高光谱影像）
65.基于支持向量机的多环芳烃光谱定量分析（环境、化学）
题目：
1.基于传输补偿算法的数字视频图像信息光纤传输系统（数字图像）
2.基于光纤传感器的视频图像几何失真校正方法（视频图像）
3.混合光照下复杂偏振光成像遮挡目标识别方法（图像处理）
4.高速移动激光散斑视觉引导定位算法（视觉传达）
5.光纤布拉格光栅传感器网络映射算法研究（计算机）
6.可见光通信异构网络频谱资源分配算法研究（计算机）
7.飞秒激光等离子体光斑图像中心亚像素提取研究（图像处理）
12.基于频率调制技术的荧光分子断层成像（化学）
16.基于粒子群算法的激光熔覆工艺多目标优化（激光加工工艺）
18.光栅解复用器的偏振相关损耗优化方法（材料加工工程）
19.激光深熔焊等离子体信号特征与焊缝的数学模型研究（激光加工、焊接、信号、模型）
24.层次分析法的激光焊缝表面质量评估（激光焊接、焊缝）
26.多角度偏振成像仪温度的智能校正及补偿技术（偏振成像仪、温度校正与补偿）
27.激光扫描投影系统的高精度标定技术研究（激光扫描）
30.基于激光干涉的高分辨率精密位移测量研究（位移测量）
31.半导体激光吸收光谱技术的产品无损分级检测（产品检测）
32.基于多光谱技术的光学元件表面疵病检测（光学元件检测）
40.基于近红外光谱技术的气体浓度检测研究（气体检测）
43.激光清洗技术的钢表面锈蚀层去除研究（金属材料处理）
45.基于空间变换技术的脉冲激光声信号检测（信号）
47.激光点云拼接技术的形貌测量系统设计（测量）
51.激光清洗铝合金漆层表面形貌的三维重建技术（金属材料）
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