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专利号: 2018108268416
申请人: 湖南农业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于近红外光谱分析的推进稀疏偏最小二乘方法,其特征在于包括以下步骤:步骤S1、用X0表示光谱数据矩阵,y表示光谱对应的测量数据向量,设参与建模的样品总数为m,其对应的光谱变量数为p,初始化每个样品权重WS为1/m,并设定推进取样量、迭代次数T,稀疏偏最小二乘模型因子数n和稀疏参数γ,其中稀疏偏最小二乘模型因子数n设定与偏最小二乘方法一致,用蒙特卡罗交叉验证确定,稀疏参数通过10折交叉验证确定,样品权重是指被选择参与建模的样品的权重,推进取样量是建模样品数量占样品总数的比例;

步骤S2、将参与建模的样品总数m乘以推进取样量得选取样品数,按照轮盘赌方式选取与选取样品数一致的选取样品;

步骤S3、使用选取样品建立迭代次数为i时的稀疏偏最小二乘回归模型Mi,并计算各个光谱变量数p对应的回归系数,其具体包括:S3‑1:初始化回归系数b为p×1的0向量,令k=1,X=X0;

S3‑2:计算 其中T表示矩阵转置;

S3‑3:

S3‑4:更新变量集S={j,1≤j≤p,wj≠0}U{j,1≤j≤p,bj≠0},其中wj表示第j个变量对应的权重,bj表示第j个变量对应的回归系数;

S3‑5:以现有变量集S,使用偏最小二乘算法,建立回归模型,计算出回归系数bs,X的光谱数据权重Ps;

T ‑1 T

S3‑6:计算Xs=Xs(I‑Ps(PsPs) Ps);

S3‑7:升级X,Xi=Xs,j,i∈S,i与j要对应;

S3‑8:升级b,bi=bs,j,i∈S,i与j要对应;

S3‑9:令k=k+1,重复S3‑3‑S3‑8,直至k>n时执行S4步骤;

步骤S4、根据稀疏偏最小二乘回归模型Mi计算迭代次数为i时所有m个参与建模的样品的预测误差 其中,yk,i为迭代次数为i时第k个样品的化学成分的测量值,为迭代次数为i时第k个样品的采用稀疏偏最小二乘回归模型Mi得到的化学成分的预测值;

步骤S5、根据公式 计算稀疏偏最小二乘回归模型Mi的模型权重,其中 为模型损失函数,WSk,i为迭代次数为i时第k个样品的样品权重;

步骤S6、根据公式 计算迭代次数为i+1时所有m个建模样品的样品权重;

步骤S7、i=i+1,重复S2‑S6,直至完成T次迭代,得到T个稀疏偏最小二乘回归模型及对应的模型权重;

步骤S8、对一个未知样品,利用T个稀疏偏最小二乘回归模型预测未知样品的化学成分,得到T个样品的化学成分的预测值yi,(i=1,2,3,…,T),并对yi进行升序排列,满足下式的第r个预测值作为最终的预测结果:即WM需要按照预测值yi的升序排序,依次增加 直至累计和刚好大于时对应的样品预测值,为该样品的化学成分的预测值。

2.根据权利要求1所述的一种用于近红外光谱分析的推进稀疏偏最小二乘方法,其特征在于:设定推进取样量为50%,迭代次数T为100。

3.根据权利要求1所述的一种用于近红外光谱分析的推进稀疏偏最小二乘方法,其特征在于:步骤S4中如果ek,i≥median(ei)+γr.MAD(ei),则令ek,i=0,其中MAD是测量值与中位值绝对偏差的中位值,γr是稳健参数。

4.根据权利要求1所述的一种用于近红外光谱分析的推进稀疏偏最小二乘方法,其特征在于:所述稳健参数γr为4。

5.根据权利要求1所述的一种用于近红外光谱分析的推进稀疏偏最小二乘方法,其特征在于:步骤S3的S3‑5中使用SIMPLS偏最小二乘算法计算回归稀疏和光谱数据权重。

6.根据权利要求1所述的一种用于近红外光谱分析的推进稀疏偏最小二乘方法,其特征在于:所述蒙特卡洛交叉验证,10折交叉验证之前对样品的光谱变量进行标准化,所述标准化就是将每个光谱变量的值减去所有光谱变量的平均值,然后再除以其标准偏差。