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原文传递一种高光谱相机与普通光谱仪之间的模型转移方法

专利名称：	一种高光谱相机与普通光谱仪之间的模型转移方法
摘要：	本发明属于光谱检测技术领域，涉及不同类型光谱仪之间的模型转移方法。一种高光谱相机与普通光谱仪之间的模型转移方法，包括以下步骤：1)采集普通光谱仪下样品的光谱数据和样品浓度值；2)采集高光谱相机下样品的图像数据；3)取普通光谱仪光谱数据和高光谱相机平均光谱数据共有波长部分的光谱数据；4)建立普通光谱仪校正模型；5)划分两光谱仪的标准集和未知集；6)采用重复样品法结合分段直接矫正结合斜率/截距修正法对普通光谱仪和高光谱相机进行模型转移，将高光谱相机未知集转移后结果代入原普通光谱仪校正模型中，得到高光谱相机转移后的预测结果。本发明的方法，解决了普通光谱仪和高光谱相机之间的模型转移问题，对高光谱相机采集的大量图像信息数据可进行快速的预测，大大减少工作量，以及高光谱相机广泛应用于定量分析、速测技术提供了有力的基础。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东省科学院海洋仪器仪表研究所
发明人：	李雪莹;吕美蓉;范萍萍;孙中梁;刘岩;孔祥峰;王从刚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910234123.4
公开号：	CN109991174A
代理机构：	青岛华慧泽专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	马千会
分类号：	G01N21/25(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	266200 山东省青岛市鳌山卫街道青岛蓝色硅谷核心区蓝色硅谷创业中心一期2号楼
主权项：	1.一种高光谱相机与普通光谱仪之间的模型转移方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)采集普通光谱仪下样品的光谱数据和样品浓度值； (2)采集高光谱相机下相同样品的图像数据，并对图像的感兴趣区域ROI进行提取，将提取的ROI区域的各点光谱取平均光谱值； (3)取普通光谱仪光谱数据和高光谱相机平均光谱数据共有波长部分的光谱数据； (4)采用顺序分类方法以一定比例划分普通光谱仪的校正集和检验集；以偏最小二乘法建立普通光谱仪校正集模型，并对其检验集进行预测； (5)采用顺序分类方法以一定比例划分普通光谱仪校正集中的标准集和未知集，取与普通光谱仪校正集中的标准集和未知集标号一致的高光谱相机的光谱数据作为高光谱相机的标准集和未知集； (6)采用重复样品法结合分段直接矫正、斜率/截距修正法对普通光谱仪和高光谱相机进行模型转移，将高光谱相机未知集转移后结果代入原普通光谱仪校正模型中，得到高光谱相机转移后的预测结果。 2.根据权利要求1所述的高光谱相机与普通光谱仪之间的模型转移方法，其特征在于：所述的顺序分类方法是指按照样品编号顺序按比例分类。 3.根据权利要求1所述的高光谱相机与普通光谱仪之间的模型转移方法，其特征在于，所述步骤(6)中，重复样品法结合分段直接矫正、斜率/截距修正法算法具体步骤为： 1)采用PDS算法求出转移矩阵F，设普通光谱仪标准集光谱数据为X1b，高光谱相机标准集光谱数据为X2b，取X2b的第j个波长点附近截取窗口宽度为(j-k～j+k)的波段Zj，令Zj＝[X2b，j-k，...，X2b，j，X2b，j+1，...X2b，j+k]，然后构建X1b，j与Zj之间的多元线性回归方程X1b，j＝Zj×fj+ej，由PLS算法求得回归系数fj，然后循环j，求出所有的fj；将fj置于转移矩阵F的主对角线上，并将其他元素置0，得到转移矩阵F；根据转移矩阵F，分别对高光谱相机标准集光谱数据X2b和未知集光谱数据X2w进行转换，得到X2bF和X2wF，相关公式如下： X2bF＝X2b·F X2wF＝X2w·F 2)采用REPfile算法重新建立校正模型，计算普通光谱仪标准集光谱数据为X1b和PDS算法转移后X2bF的差值光谱D，公式如下： D＝X1b-X2bF 将差值光谱D对应的浓度值yd全部置为0，将(D，yd)加入(X1c，yc)中，采用PLS算法建立新的定量模型modelnew，其中，X1c为普通光谱仪校正集光谱数据，yc为普通光谱仪校正集浓度值；分别将高光谱相机标准集光谱数据X2bF和未知集光谱数据X2wF代入新模型modelnew中，预测得到标准集浓度值yb和未知集浓度值yw； 3)采用S/B算法计算最终预测值，用一元线性回归方程来拟合高光谱相机标准集浓度值yb和标准集的实测值yt，求得此线性方程的最小二乘解，计算得到该线性模型的斜率s和截距b，根据斜率s和截距b计算高光谱相机未知集的预测值Y，相关公式如下： Y＝s·yw+b。 4.根据权利要求1-3任一项所述的高光谱相机与普通光谱仪之间的模型转移方法，其特征在于，采用相对系数r、绝对系数R2和预测均方根误差RMSEP，对高光谱相机未知集样品的实际值和预测值进行评价分析，以评估转移后的模型的准确性。 5.根据权利要求1-3任一项所述的高光谱相机与普通光谱仪之间的模型转移方法，其特征在于，所述的普通光谱仪是指通过光谱仪仅能获取光谱信号的光谱仪。
所属类别：	发明专利