- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
利用极限学习机对近红外光谱数据进行降噪处理
摘要： 近红外（NIR）光谱技术是预测化学性质的有效方法，通常应用于石油化工、农业、医疗和环境领域。近红外光谱通常具有极高维度并包含海量信息，其中大部分信息与目标问题无关，部分甚至属于噪声。因此，发现近红外光谱与预测变量之间的关系并非易事。然而这类回归分析正是机器学习的主要课题之一，使得机器学习技术在基于近红外的分析方法中发挥关键作用。近红外光谱数据的预处理已成为化学计量建模不可或缺的环节，其目标是通过消除光谱中的物理现象（噪声）来提升回归或分类模型的性能。本研究提出采用极限学习机降噪——该算法在回归应用及大规模数据集分类任务中已展现出优异的预测性能。为此我们使用名为C-PL-ELM的新算法，其架构基于两个非线性层并行连接。通过引入软间隔损失函数概念，我们结合两个拉格朗日乘子以纳入光谱数据噪声。通过六个真实数据集的分析验证了所开发模型的性能，回归和分类问题的结果表明该方法在均方根误差和准确率方面具有显著优势。
关键词： 平行层，约束优化，回归，近红外光谱，分类
更新于2025-09-23 15:23:52
-
[IEEE 2018年第25届机电一体化与机器视觉实践国际会议(M2VIP) - 德国斯图加特(2018.11.20-2018.11.22)] 2018年第25届机电一体化与机器视觉实践国际会议(M2VIP) - 混合sEMG、NIRS和MMG传感器系统
摘要： 近年来，表面肌电信号（sEMG）在人机交互（HCI）领域得到广泛应用，例如用于假肢操控以改善截肢患者生活质量。但该技术存在电极-皮肤界面鲁棒性差等缺陷。近红外光谱（NIRS）和肌动图（MMG）同样能监测肌肉运动。相比单一sEMG信号方案，融合sEMG、NIRS与MMG的混合传感器系统具有更优性能。目前关于这三种信号融合的研究较少。本文提出并实践了一种混合sEMG/NIRS/MMG传感器系统：将三类信号采集电路集成于紧凑型传感器中，实现从电生理学、光学及声学多模态测量肌肉运动。通过该混合系统开展握力增量实验，探究三种信号、血氧代谢与握力间的关联；另进行肌肉疲劳实验，从电生理学、血氧代谢及肌动图三重视角阐释肌肉疲劳现象。
关键词： 近红外光谱、表面肌电图、机械肌图、混合传感器
更新于2025-09-23 15:22:29
-
近红外光谱检测实木板材表面缺陷的潜力
摘要： 实木板材表面缺陷直接影响其力学性能和产品质量等级。本研究采用近红外光谱（NIRS）技术检测并分类实木板材表面缺陷，选取红松作为原料，重点验证模型对活节、死节、裂纹及无缺陷这四类木材表面缺陷的分选能力。测试数据由便携式近红外光谱仪采集的360组缺陷样品吸收光谱构成，波长范围900-1900纳米。通过三种预处理方法对比原始吸收光谱的降噪效果，基于900-1900纳米特征波段建立了偏最小二乘判别分析（PLS-DA）、最小二乘支持向量机（LS-SVM）和反向传播神经网络（BPNN）三类NIR鉴别模型。结果表明：BPNN模型的校正集分类准确率达97.92%，预测集准确率为97.50%。这些发现证实了近红外技术在检测实木板材表面缺陷并进行缺陷类型区分方面的应用潜力。
关键词： 表面缺陷、BP神经网络、偏最小二乘判别分析、最小二乘支持向量机、近红外光谱、实木板材
更新于2025-09-23 15:22:29
-
应用近红外和傅里叶变换红外指纹图谱检测黑胡椒掺假可行性的研究
摘要： 黑胡椒是世界上使用最广泛的香料。由于香料属于高价值商品且供应链复杂，极易受到经济驱动的掺假行为侵害。主要欺诈手段是混入价格更低的填充物。近红外光谱与傅里叶变换红外光谱技术结合化学计量学方法，可有效筛查将黑胡椒掺入木瓜籽、辣椒以及非功能性黑胡椒物质（如胡椒壳、细碎颗粒和脱脂残渣）的情况。研究显示该方法能清晰区分纯正黑胡椒与掺假样品——在通过外部测试集进行二元分类后，近红外和傅里叶变换红外模型均获得0.98的受试者工作特征曲线下面积值。这项研究证明，这种快速筛查方法极具潜力，可用于验证黑胡椒真伪并检测掺假成分。
关键词： 黑胡椒，筛选方法，掺假，傅里叶变换红外光谱，近红外光谱，真实性
更新于2025-09-23 15:22:29
-
与橄榄油掺假相关的光谱定量分析中的数据融合策略
摘要： 用各种廉价食用油掺假橄榄油对消费者构成重大危害。光谱技术虽已用于检测橄榄油掺假，但我们需要更稳健精确的模型。本研究探究了近红外（NIR）与中红外（MIR）光谱联用技术定量分析橄榄油混合物中菜籽油含量的方法，并建立偏最小二乘法（PLS）模型预测掺假物浓度。通过标准正态变量变换（SNV）、SG平滑和向量归一化预处理组合进行基线校正构建模型，采用三种数据融合策略（低、中、高阶）以发挥NIR与MIR信息的协同效应。中阶数据融合选用算法（SPA）提取光谱特征，高阶数据融合采用二元线性回归。根据校准与验证的R2、RMSECV和RMSEP评估参数选择最佳预处理方案。通过比较验证集R2和预测均方根误差（RMSEP）评估NIR、MIR及数据融合模型，结果显示：低阶（3.44）和高阶（2.86）数据融合的RMSEP优于NIR（7.09）、MIR（4.04）、中阶（6.09），且低阶（0.975）与高阶（0.988）数据融合的验证决定系数R2也优于NIR（0.896）和MIR（0.966）。研究表明：（1）NIR和MIR是检测特级初榨橄榄油掺混菜籽油的快速无损工具；（2）低阶数据融合能有效提升模型预测精度；（3）SPA虽减少变量数量但未改善结果；（4）高阶数据融合策略可作为可靠的定量分析工具。
关键词： 橄榄油、数据融合、SPA、中红外光谱、掺假、近红外光谱
更新于2025-09-23 15:22:29
-
利用近红外光谱预测在用消防员防护服的机械强度
摘要： 由于单件消防防护服的使用情况差异极大，在用防护服的确切使用寿命难以预测。此外，用于评估新防护服的测试方法具有破坏性，无法应用于在用服装。目前已有多种无损检测技术被提出用于评估在用服装，每种技术各有优缺点。本研究探讨了近红外光谱技术在预测野外消防员及其他工作者所用防护服热老化织物抗拉强度方面的能力。通过锥形量热仪使织物在不同时间段内承受10千瓦/平方米至40千瓦/平方米的热通量，随后测量织物的抗拉强度。利用暴露过程中的温度测量值和热重分析测试结果来解释抗拉强度的变化。采用多元线性回归法建立新织物与热老化织物在1500纳米至2500纳米波段反射率值与抗拉强度之间的关联。研究发现，基于仅需三个波长测量的反射率数据建立的模型，即可用于估算热老化样本的抗拉强度。
关键词： 热老化、近红外光谱、消防员、耐久性、无损检测、防护服
更新于2025-09-23 15:22:29
-
基于异形样本池的近红外定量检测研究
摘要： 为提高近红外光谱（NIRS）对散射特性样品的检测精度，本研究开发了异形样品池并建立了相关的二维光强采集系统，可同步获取待测样品多路径出射光的吸收与散射信息。通过检测34份不同浓度的Intralipid-20%仿体溶液，采用偏最小二乘法分析建模了样品表面一维（1D）出射光强分布与二维（2D）出射光强分布。相较于基于一维出射光强分布的建模方法，二维出射光强分布建模方法展现出更优效果：相关系数提升2.48%，均方根误差降低6.89%。实验结果表明，采用异形样品池能有效提升基于NIRS的散射特性溶液中化学成分检测精度与速度，可为分析化学中浑浊介质的高通量高精度检测提供重要参考。
关键词： 二维（2D）光强分布、异形样品池、近红外光谱
更新于2025-09-23 15:22:29
-
先天性心脏病手术后婴儿围手术期肾氧合近红外光谱监测、尿液生物标志物与术后急性肾损伤的关联
摘要： 目的：探讨先天性心脏病患儿体外循环心脏手术后围手术期肾区组织氧合、尿液生物标志物与急性肾损伤的关系。设计：前瞻性观察性研究。地点：心脏手术室及心脏重症监护室。患者：无肾损伤史或解剖结构异常的新生儿及婴儿。干预措施：无。测量指标与主要结果：术中及术后48小时监测肾区组织氧合；术前及术后2、12、24小时检测尿液中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白、金属蛋白酶组织抑制因子2及胰岛素样生长因子结合蛋白7水平。根据改善全球肾脏病预后组织标准，70例患儿中43例（61%）符合任意分期急性肾损伤标准，分为无急性肾损伤组、1期组和2-3期组。2-3期组患儿术后2小时（0.3 vs 1期0.14 vs 无损伤0.05；p=0.052）及24小时（1.71 vs 1期0.27 vs 无损伤0.19，p=0.027）金属蛋白酶组织抑制因子2/胰岛素样生长因子结合蛋白7水平更高，术后24小时中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白水平也更高（10.3 vs 1期3.4 vs 无损伤6.2，p=0.019）。2-3期组平均心脏ICU肾区组织氧合更低（66% vs 1期79% vs 无损伤84%，p=0.038）。回归分析显示术后2小时金属蛋白酶组织抑制因子2/胰岛素样生长因子结合蛋白7及术中最低肾区组织氧合是预测尿液中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白所测术后肾损伤的独立因素。结论：基于肌酐的改善全球肾脏病预后组织标准分组间，围手术期肾区组织氧合和尿液生物标志物存在适度差异，但肾区组织氧合、金属蛋白酶组织抑制因子2、胰岛素样生长因子结合蛋白7与术后中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白水平显著相关。婴儿心脏术后肾损伤可能无法通过功能评估（肌酐）单独检出，持续监测肾区组织氧合对亚临床急性肾损伤更具敏感性。
关键词： 近红外光谱、婴儿、生物标志物、先天性心脏手术、心脏重症监护室、急性肾损伤
更新于2025-09-23 15:22:29
-
不同类型近红外（NIR）仪器测量罂粟（P. somniferum）胶囊中生物碱能力的比较
摘要： 罂粟果壳是制药工业最重要的原料之一，含有约25种不同生物碱。其中包括具有镇痛和麻醉作用的吗啡、止咳药可待因以及具有抗肿瘤活性的那可丁等重要物质。我的首要目标是比较分散式与傅里叶变换（FT）近红外（NIR）仪器，通过光谱的数学预处理（即间隙-段导数）和偏最小二乘法（PLS）校准，利用相同样本群体测量生物碱?；诜稚⑹絅IR导数光谱的最佳PLS校准（采用交叉验证）是针对吗啡的，其R平方值（R2）为0.924，均方根误差（RMSE）为1.198毫克（干物质）-1，范围在1.24-20.44毫克（干物质）-1之间。比较两种仪器PLS参数输出的变化显示，其差异取决于导数类型和分段大小。
关键词： 近红外光谱，生物碱，罂粟壳，主成分分析
更新于2025-09-23 15:22:29
-
出生第一天近红外光谱检测到的低肾氧饱和度与极早产儿急性肾损伤的发生相关
摘要： 背景：急性肾损伤（AKI）是早产儿常见并发症，而识别肾低灌注的早期标志物是新生儿重症监护病房面临的主要挑战。 目的：描述<32周胎龄早产儿队列中心血管功能及肾灌注早期标志物与AKI发生的相关性。 方法：前瞻性纳入128例从出生至出院的婴儿。在生后第1天通过多普勒超声评估心血管功能、全身及器官血流，并采用近红外光谱（NIRS）监测脑和肾脏区域氧饱和度（rSO2）。将这些指标与生后第2-7天发生的AKI及血清肌酐（SCr）峰值进行关联分析。 结果：128例中有12例发生AKI（9.4%）。AKI患儿SCr峰值为155.3±30.2 μmol/L，非AKI患儿为82.0±16.5 μmol/L（p<0.001）。在所有心血管功能和肾灌注指标中，生后第1天较低的脑和肾脏平均rSO2以及肾动脉多普勒低阻力指数与AKI发生显著相关。校正混杂因素后，生后第1天低肾脏rSO2仍与生后第2-7天高SCr峰值相关。 结论：<32周胎龄早产儿生后第1天低肾脏rSO2值与AKI发生相关。肾适应期NIRS功能监测具有前景，其生后极早期用于检测肾脏血流动力学功能障碍值得进一步研究。
关键词： 急性肾衰竭、新生儿重症监护、产后适应、近红外光谱、肾功能、极低出生体重儿、肾血流动力学、早产新生儿、动脉导管未闭
更新于2025-09-23 15:22:29