基于变量选择的蚕茧茧层量可见-近红外光谱无损检测

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1、第26卷第2期农业工程学报Vol.26No.22010年2月TransactionsoftheCSAEFeb.2010231基于变量选择的蚕茧茧层量可见-近红外光谱无损检测12132※11黄凌霞，吴迪，金航峰，赵丽华，何勇，金佩华，楼程富（1．浙江大学动物科学学院，杭州310029；2．浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州310029；3．浙江省湖州市农业科学研究院，湖州313000）摘要：以蚕茧茧层量为研究对象，研究了基于可见-近红外光谱技术的蚕茧茧层量无损检测方法。采用最小二乘支持向量机（leasts

2、quare-supportvectormachine，LS-SVM）建立可见-近红外光谱模型。采用无信息变量消除算法（uninformativevariableelimination,UVE）与连续投影算法（successiveprojectionsalgorithm,SPA）相结合选取光谱有效波长。结果表明，基于UVE-SPA法进行变量选择，最终将原始光谱的600个光谱变量减少到了8个（673，937，963，2982，989，992，995和1008nm）。基于此8个变量建立的LS-SVM模型得到了预测集

3、的确定系数（Rp）为0.5354，误差均方根（RMSEP）为0.0373的预测结果。表明可见-近红外光谱可以用于对蚕茧的茧层量进行无损检测，同时UVE-SPA是一种有效的光谱变量选择方法。关键词：近红外光谱，无损检测，模型分析，蚕茧，茧层量，无信息变量消除算法（UVE），连续投影算法（SPA）doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.02.040中图分类号：O657.3，S886.3文献标识码：A文章编号：1002-6819(2010)-02-0231-06黄凌霞，吴迪，金航峰，等.

4、基于变量选择的蚕茧茧层量可见-近红外光谱无损检测[J].农业工程学报，2010，26(2)：231－236.HuangLingxia,WuDi,JinHangfeng,etal.Non-destructivedetectionofcocoonshellweightbasedonvariableselectionbyvisibleandnearinfraredspectroscopy[J].TransactionsoftheCSAE,2010,26(2):231－236.(inChinesewithEnglis

5、habstract)行检测有一定的难度，目前还未见将可见-近红外光谱技0引言术用于蚕茧茧层量检测的研究报道。茧层量（cocoonshellweight）是指一粒蚕茧其茧丝近红外光谱主要是倍频和合频的吸收，光谱信息重层的绝对质量，是蚕茧品质检测分级最基本的指标。茧叠严重，因此可见-近红外光谱技术必须从纷繁复杂的光层量受到蚕茧的水分、蛋白质等成分以及蚕茧的品种、谱信息中剔除冗余信息，提取出有用信息，建立化学计养蚕地域、饲养技术等因素影响。它在多方面直接或间量学模型。由于全波段光谱包含数百个光谱变量，在进接反映了

6、蚕茧的质量和生长情况，是茧丝多种内部成分行建模分析时，会影响模型的建立，因此需要减少模型[1]的综合反映。目前，中国在蚕茧收购中规定采用干壳量输入变量的个数，提高模型校正的速度和建模效率。连法检验鲜茧。但该方法复杂且耗时，并需要剖茧测量，续投影算法（successiveprojectionsalgorithm，SPA）是一而削口茧成为缫丝工业中的次下茧，不能缫制高品质蚕[9-10]种新的变量提取方法。它能够利用向量的投影分析，丝，造成很大浪费。而常用的手感目测法却易受评定者寻找含有最低限度的冗余信息的变量组，

7、并使变量之间的个人经验影响，测试精度低。由于传统的蚕茧质量检的共线性达到最小而同时减少建模所用变量的个数，提测技术制约了中国蚕丝行业质量和效益的提高，因而迫高建模的速度和效率。然而SPA在寻找最低限度冗余信切需要寻求一种快速、准确、无损检测蚕茧茧层量的方法。息的变量时会增加信号的信噪比，同时在全波段进行SPA可见-近红外光谱（visibleandnearinfrared计算，会增加计算量。因此在进行SPA计算之前最好对spectroscopy,Vis-NIRS）分析技术，是一种低成本、无污全波段变量进行无信息

8、变量剔出，以提高信噪比并减少[2]染的分析技术，操作简便，测定速度快，被广泛应用于SPA的计算量。[3-6]食品、农业等领域。在蚕业方面目前主要应用于家蚕Nørgaard等人提出了一种基于偏最小二乘法（partial[7-8]品种和性别的鉴别。由于茧层量是一个物理量，并且leastsquares，PLS）的间隔偏最小二乘法（intervalPLS，受茧丝内部成分含量变化的影响，应用光谱技术对其进[1