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专利号: 2021107806146
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2023-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种确定暗适应下叶绿素荧光特征参数的方法,其特征在于,包括:获取暗适应下的叶绿素荧光特征参数与未暗适应下的叶绿素荧光信号,并在所述叶绿素荧光特征参数与所述叶绿素荧光信号之间建立机器学习映射关系模型;

将暗适应下的叶绿素荧光特征参数与未暗适应下的叶绿素荧光信号组合划分为训练数据集和测试数据集,并对所述训练数据集和测试数据集进行归一化处理;

利用归一化处理后的所述训练数据集建立从未暗适应的叶绿素荧光信号中确定暗适应下的叶绿素荧光特征参数的机器学习模型,以所述训练数据集中的未暗适应叶绿素荧光信号为输入值,以所述训练数据集中的暗适应下的叶绿素荧光特征参数为输出,对建立的模型进行训练;

利用归一化处理后的所述测试数据集对所述模型进行测试,以所述测试数据集中的未暗适应的叶绿素荧光信号作为输入值,通过所述模型输出预测的叶绿素荧光特征参数;

对所述模型输出的预测叶绿素荧光特征参数进行反归一化处理,将反归一化处理后模型输出的预测叶绿素荧光特征参数与原始获取到的叶绿素荧光特征参数进行评估,并确定从未暗适应的叶绿素荧光信号确定暗适应下的叶绿素荧光特征参数的模型性能。

2.根据权利要求1所述的确定暗适应下叶绿素荧光特征参数的方法,其特征在于:在所述叶绿素荧光特征参数与所述叶绿素荧光信号之间建立机器学习映射关系模型包括:使用LSSVM模型在暗适应下的叶绿素荧光特征参数与未暗适应的叶绿素荧光信号之间建立机器学习映射关系模型如下:

式中,x表示未暗适应的叶绿素荧光信号;f(x)表示相对应的输出; 表示将x映射到高维特征空间的非线性映射函数;w表示高维特征空间的权重向量;b表示偏差变量。

3.根据权利要求1或2所述的确定暗适应下叶绿素荧光特征参数的方法,其特征在于:所述叶绿素荧光特征参数包括Fv/Fm,Fj,Fi,Fo,其中所述Fv/Fm表示暗适应下PSⅡ的最大量‑

子产额,Fj表示质体醌A(QA)的积累,Fi表示PQ库的异质性,Fo表示暗适应后叶片暴露于光下的初始荧光。

4.根据权利要求1所述的确定暗适应下叶绿素荧光特征参数的方法,其特征在于:将未暗适应的叶绿素荧光信号与暗适应下的叶绿素荧光特征参数组合划分为训练数据集的方法包括:

将暗适应下的叶绿素荧光特征参数和未暗适应的叶绿素荧光信号组合划分为训练数m

据集为{(xi,yi),i=1,2,…,m},其中xi∈R 表示第i个训练样本的输入值,yi∈R表示第i个训练样本的目标值,m表示训练数据集中的样本数量。

5.根据权利要求1所述的确定暗适应下叶绿素荧光特征参数的方法,其特征在于:将暗适应下的叶绿素荧光特征参数和未暗适应的叶绿素荧光信号组合划分为测试数据集的方法包括:

将暗适应下的叶绿素荧光特征参数和未暗适应的叶绿素荧光信号组合划分为测试数据集为{(Xi,Yi),(i=1,2,…,n)},其中Xi表示第i个测试样本的输入值,Yi表示第i个测试样本的真实目标值,n表示测试数据集中的样本数量。

6.根据权利要求1所述的确定暗适应下叶绿素荧光特征参数的方法,其特征在于:对所述训练数据集和测试数据集进行归一化处理的方法包括:将所述训练数据集和测试数据集中的暗适应下的叶绿素荧光特征参数和未暗适应的叶绿素荧光信号的均值和标准差进行数据标准化,使所述暗适应下的叶绿素荧光特征参数和未暗适应下的叶绿素荧光信号处于同一数量级。

7.根据权利要求6所述的确定暗适应下叶绿素荧光特征参数的方法,其特征在于:将所述训练数据集和测试数据集中未暗适应的叶绿素荧光信号和暗适应下的叶绿素荧光特征参数的均值和标准差进行数据标准化的方法包括:所述数据标准化公式如下:

式中,μ表示所有样本数据的均值,σ表示所有样本数据的标准差,Z表示标准化之后的值。

8.根据权利要求1所述的确定暗适应下叶绿素荧光特征参数的方法,其特征在于:利用归一化处理后的所述训练数据集建立从未暗适应的叶绿素荧光信号确定暗适应下的叶绿素荧光特征参数的机器学习模型包括:以所述训练数据集中未暗适应的叶绿素荧光信号作为输入值,以所述训练数据集中暗适应下的叶绿素荧光特征参数为输出值,建立并训练所述模型。

9.根据权利要求1所述的确定暗适应下叶绿素荧光特征参数的方法,其特征在于:确定从未暗适应的叶绿素荧光信号确定暗适应下的叶绿素荧光特征参数的模型性能的方法包括:

用于检验模型输出预测的叶绿素荧光特征参数与原始获取到的暗适应下的叶绿素荧光特征参数之间的相关性R,R绝对值越高表示模型输出预测的叶绿素荧光特征参数与原始获取到的暗适应下的叶绿素荧光特征参数之间的相关性越强,即表示确定的模型性能越好。

10.一种确定暗适应下叶绿素荧光特征参数的系统,其特征在于,包括:获取模块,所述获取模块用于获取暗适应下的叶绿素荧光特征参数与未暗适应下的叶绿素荧光信号,并在所述叶绿素荧光特征参数与所述叶绿素荧光信号之间建立机器学习映射关系模型;

数据整理模块,所述数据整理模块用于将暗适应下的叶绿素荧光特征参数与未暗适应下的叶绿素荧光信号组合划分为训练数据集和测试数据集,并对所述训练数据集和测试数据集进行归一化处理;

模型训练模块,所述模型训练模块用于利用归一化处理后的所述训练数据集建立从未暗适应的叶绿素荧光信号中确定暗适应下的叶绿素荧光特征参数的机器学习模型,以所述训练数据集中的未暗适应叶绿素荧光信号为输入值,以所述训练数据集中的暗适应下的叶绿素荧光特征参数为输出,对建立的模型进行训练;

模型测试模块,所述模型测试模块用于利用归一化处理后的所述测试数据集对所述模型进行测试,以所述测试数据集中的未暗适应的叶绿素荧光信号作为输入值,通过所述模型输出预测的叶绿素荧光特征参数;

模型评估模块,所述模型评估模块用于对所述模型输出的预测叶绿素荧光特征参数进行反归一化处理,将反归一化处理后模型输出的预测叶绿素荧光特征参数与原始获取到的叶绿素荧光特征参数进行评估,并确定从未暗适应的叶绿素荧光信号确定暗适应下的叶绿素荧光特征参数的模型性能。