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鱼粉产地溯源的近红外光谱判别方法研究

文献类型： 中文期刊

作者： 李庆波 1 ; 毕智棋 1 ; 石冬冬 2 ;

作者机构： 1.精密光机电一体化技术教育部重点实验室

2.中国农业科学院饲料研究所

关键词： 近红外光谱;预处理;灰狼算法;支持向量机;鱼粉产地溯源

期刊名称： 光谱学与光谱分析

ISSN： 1000-0593

年卷期： 2020 年 40 卷 009 期

页码： 2804-2808

收录情况： EI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 鱼粉是以一种或多种鱼类为组成原料的高蛋白饲料,其在养殖产业中占据着非常重要的地位.鱼粉产地众多,品质参差不齐,有不法商家以次充好,为维护市场秩序,应当建立一种鱼粉的产地溯源方法,以便更加精准地判别和分析鱼粉的品质.采用近红外光谱技术并结合化学计量学方法实现对不同产地鱼粉进行快速准确的产地溯源.采用径向基为核函数的支持向量机进行模式识别,并采用灰狼算法对以径向基为核函数的支持向量机进行关键参数的选择,模拟狼群狩猎行为,由适应度高低来设置等级制度,有秩序地对目标参数进行逐渐逼近围捕的移动,每次移动后重新进行适应性评估,经过狼群等级迭代最终捕获猎物,搜索到最佳惩罚因子和核函数半径;最后,利用最佳参数建立支持向量机模型进行不同产地鱼粉的产地溯源.灰狼算法可以提高支持向量机算法中关键参数的选择速度和精度,并提高支持向量机分类正确率.对来自浙江温岭、山东荣成、山东威海、辽宁大连四个产地的鱼粉样品采样,共获得144条光谱,光谱范围为3700~12500 cm-1,用获得的光谱进行产地溯源.随机选取每个产地样品的70% 作为建模训练样本集,30% 作为测试样品集.首先对原始近红外光谱进行预处理,采用多元散射校正算法计算所有光谱的平均光谱当作"理想光谱",其他光谱对平均光谱进行一元线性回归,对光谱平移、偏移进行基线校正.采用小波变换对原信号分解,对高频信号进行阈值化处理,消除高频噪声达到光谱曲线平滑去噪效果;利用灰狼算法优化的支持向量机进行十次平行实验,降低误差干扰,得到产地分类结果:浙江温岭、山东荣成、山东威海、辽宁大连识别正确率分别为100%,98.89%,96.43% 和97.78%.与网格搜索法相比,改进后的灰狼算法搜索支持向量机的惩罚因子和核函数半径速度更快更精确,分类准确率更高,可见灰狼算法优化的支持向量机(GWO-SVM)对鱼粉光谱进行产地溯源是可行的.

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