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专利号: 2017105410519
申请人: 常州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于边界点的抗噪支持向量机的水蜜桃品质分级方法,其特征包括如下步骤:(1)采集n个不同品质等级的水蜜桃可见/近红外光谱数据,并对可见/近红外光谱数据进行预处理和PCA特征提取,得到不同品质等级的水蜜桃可见/近红外光谱样本集;

(2)将不同品质等级的水蜜桃可见/近红外光谱样本集两两组合,建立 组水蜜桃可见/近红外光谱训练集;

(3)将上述 组水蜜桃可见/近红外光谱训练集输入到基于边界点的抗噪支持向量机中进行训练,得到 个水蜜桃品质等级分类器;

(4)使用水蜜桃品质等级分类器对待分级的水蜜桃样本进行检测;

上述步骤(3)所述的水蜜桃品质等级分类器的构建步骤如下:(31)在每组水蜜桃可见/近红外光谱训练集中的两类品质等级的水蜜桃可见/近红外光谱样本集X1和X2上分别使用支持向量域描述(support vector data description,SVDD)算法得到两类样本集在特征空间下的最小球形空间闭区域的球心c1和c2,以及分布在两个最小球形空间闭区域上的样本点集合Z1和Z2,并设置X1和X2在特征空间的边界点集B1和B2的初始值分别为Z1和Z2;

(32)在X1中计算每个样本x1,i到球心c1在特征空间中的欧氏距离di:di=||φ(x1,i)-φ(c1)||2,                                            (1)其中x1,i满足x1,i∈X1且 φ()表示样本从原始空间到核空间的映射函数,在X2计算每个样本x2,i到球心c2在特征空间中的欧氏距离ei:ei=||φ(x2,i)-φ(c2)||2,                                            (2)其中x2,i满足x2,i∈X2且(33)根据di值降序排列X1中的样本x1,i,其中x1,i满足x1,i∈X1且 依次将样本x1,i代入式(3)求解向量μ,随即将x1,i连同得到的μ值代入式(4)更新边界点集B1,这一过程直至遍历X1中所有满足条件的样本,其中|B1|表示B1中样本的个数,阈值ε为一正常数;

根据ei值降序排列X2中的样本x2,i,其中x2,i满足x2,i∈X2且 依次将样本x2,i代入式(5)求解向量λ,随即将x2,i连同得到的λ值代入式(6)更新边界点集B2,这一过程直至遍历X2中所有满足条件的样本,其中|B2|表示B2中样本的个数;

(34)计算X1中边界点集B1中各边界点的权重αi:计算X2中边界点集B2中各边界点的权重βi:

(35)将B1集中权重αi平方值小于阈值δ的样本剔除出B1集:其中 阈值δ为一正常数,

将B2集中权重βi平方值小于阈值δ的样本剔除出B2集:其中

(36)将步骤(35)得到的B1和B2集连同其样本的类别标签代入中位数损失函数支持向量机:其中w为权向量,C为惩罚参数, 为松弛向量,yi∈{+1,-1}分别表示两类品质等级水蜜桃可见/近红外光谱样本的类别标签,b为分类超平面的偏移量,τ为一个在[0,1]之间的实数;

引入拉格朗日函数,上式可以转换成如下的二次规划形式:其中,γ和ν是拉格朗日系数;

求解式(11)和(12)式可得w和b最优解w*,b*并得到基于边界点的抗噪支持向量机的水蜜桃品质等级分类器:f(x)=sign(1-(w*·φ(x)+b*)),                                   (13)其中sign()为符号函数;

上述步骤(4)所述的使用水蜜桃品质等级分类器对待分级的水蜜桃样本进行检测,具体步骤如下:(41)获取待检测的水蜜桃可见/近红外光谱数据;

(42)对获取的可见/近红外光谱数据进行预处理和使用PCA方法进行特征提取;

(43)将提取到的特征数据输入到步骤(3)所述的 个水蜜桃品质等级分类器中,得到 个判别结果;

(44)采用投票机制统计 个判别结果,以所有结果中占最多的等级作为待检水蜜桃的品质等级。