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专利号: 2015107105259
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于集成L1正则化的红外光谱波长选择方法,其特征在于:首先利用Bootstrap抽样方法生成若干个子数据集,其次针对每个子数据集采用无信息变量消除法进行预处理,然后利用L1正则化方法对每个子数据集进行特征选择,将特征选择问题转换为稀疏优化问题并进行计算,最后采用投票法对各个子数据集的波长选择结果进行集成,从而筛选出最佳的特征波长组合;具体步骤为:步骤1、利用Bootstrap抽样方法对原始数据集进行有放回地重采样,从而生成M个子数据集{S1,S2,…,SM};

步骤2、针对每个子数据集,利用无信息变量消除法对光谱进行预处理,从而剔除其中贡献在噪声水平的波长点;

步骤3、针对每个子数据集,利用L1正则化方法,对经过无信息变量消除法预处理后的波长点进行特征选择,即将波长筛选问题转化为以下l1范数稀疏优化问题计算稀疏解结果:其中, 为利用光谱仪扫描出的红外光谱信号; 为对应的待分析组分含量;b为经过无信息变量消除法预处理后的波长点回归系数;η为L1正则化算法中控制稀疏度的参数;为计算出的最优解;

步骤4、采用投票法对M个子数据集{S1,S2,…,SM}的波长选择结果进行集成,从而筛选出最佳的特征波长组合。

2.根据权利要求1所述的一种基于集成L1正则化的红外光谱波长选择方法,其特征在于,所述步骤2中无信息变量消除法对光谱进行预处理具体为:(1)产生一个与原光谱矩阵维度相同的随机噪声变量矩阵,并与原光谱矩阵合并在一起,形成一个扩展矩阵(2)采用交叉验证PLS方法建立待分析组分含量Y与光谱信号 之间的回归模型:y=b0+b1x1+…+bpxp+bp+1xp+1+...+b2px2p(3)根据下式计算各个变量对待分析组分含量Y的贡献值:

上式中,mean(bj)和std(bj)分别表示第j个变量的回归系数的均值和标准差,可以看出,sj越大,表明第j个变量的回归系数的稳定性越高,意味着对待分析组分含量Y的贡献值越重要,当sj小于一定的阈值时,可以认为对应的变量贡献很少,即称为“无信息变量”,可以删除;

(4)通过下式中给出的阈值,对所有的回归系数进行处理,将其中小于阈值的变量删除:cutoff=k×max(abs(snoise))

其中,k为需要调整的参数,snoise为随机噪声变量的贡献值,abs(snoise)为随机噪声变量的贡献值的绝对值。

3.根据权利要求1所述的一种基于集成L1正则化的红外光谱波长选择方法,其特征在于:所述步骤3中计算的稀疏解结果需要转换为二进制序列方式,即一个长度为P的二进制序列,其中1表示对应的波长点被选中,0表示未被选中。