[發(fā)明專(zhuān)利]基于粒子群算法的近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410114669.3
• 申請(qǐng)日: 2014-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103913432A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹暉;王燕霞;張彥斌;周延
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/359
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/359
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

1.一種基于粒子群算法的近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法，其特征在于：步驟如下：

步驟1：首先采集樣本的近紅外光譜信號(hào)，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)D，數(shù)據(jù)庫(kù)D的測(cè)量光譜為近紅外光譜；數(shù)據(jù)庫(kù)D包括有N個(gè)波長(zhǎng)變量；

步驟2：近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法使用蒙特卡洛Monte-Carlo,MC方法，按照預(yù)設(shè)比例R:1將數(shù)據(jù)庫(kù)D隨機(jī)劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集；

步驟3：近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法初始化訓(xùn)練集，隨機(jī)選取Num個(gè)粒子，每個(gè)粒子代表一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，即每個(gè)粒子是一個(gè)N維向量，Num即為粒子群大?。粚⑦@Num個(gè)粒子的飛行速度進(jìn)行隨機(jī)初始化；

步驟4：近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法采用二進(jìn)制編碼對(duì)每個(gè)粒子進(jìn)行位置編碼；每個(gè)粒子長(zhǎng)度等于全部波長(zhǎng)N，每個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制碼，其中數(shù)值‘1’表示對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)被選中，數(shù)值‘0’表示對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)未被選中；

步驟5：近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法采用偏最小二乘法partial?linear?squares，PIS建立分析校正模型，并選取交叉驗(yàn)證均方根誤差RMSECV作為適應(yīng)度函數(shù)，計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度值，并記錄個(gè)體最優(yōu)解p_i和全局最優(yōu)解p_g；交叉驗(yàn)證均方根誤差RMSECV的計(jì)算公式為：

RMSECV=Σk=1Kp(yk-yk*)Kp]]>

式中，Kp為交叉驗(yàn)證集的樣本數(shù)，y_k為第k個(gè)樣本的實(shí)際測(cè)量濃度，為第k個(gè)樣本的預(yù)測(cè)濃度；

步驟6：近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法按照下式更新粒子的飛行速度，

pc=pij0≤r1<fcpgjfc≤r1≤1]]>

vijk+1=ω·vijk+a·r2·(pc-xijk)]]>

式中，p_c為參考狀態(tài)，p_ij為個(gè)體最優(yōu)解p_i第j維的位置編碼，p_gj為全局最優(yōu)解p_g第j維的位置編碼，r₁和r₂均為[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)，f_c為選擇系數(shù)，k為當(dāng)前迭代次數(shù)，ω為慣性因子，a為加速度系數(shù)，為當(dāng)前迭代第i個(gè)粒子第j維的飛行速度，為當(dāng)前迭代第i個(gè)粒子第j維的位置編碼，為下一次迭代第i個(gè)粒子第j維的飛行速度；

步驟7：近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法按照下式更新粒子的位置編碼，

xijk+1=pijρ<11+e(-vijk+1)pgjother]]>

式中，ρ為[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)，k為當(dāng)前迭代次數(shù)，為下一次迭代第i個(gè)粒子第j維的飛行速度，為下一次迭代第i個(gè)粒子第j維的位置編碼；

步驟8：近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法重復(fù)步驟4～步驟7，直到達(dá)到最大迭代次數(shù)Iter_n或者適應(yīng)度函數(shù)RMSECV達(dá)到設(shè)定的適應(yīng)度值fitness；輸出全局最優(yōu)解；

步驟9：近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法根據(jù)輸出的全局最優(yōu)解的二進(jìn)制編碼，得到所選擇的波長(zhǎng)變量,數(shù)值‘1’表示對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)被選中，數(shù)值‘0’表示對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)未被選中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于粒子群算法的近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法，其特征在于：所述的近紅外光譜波長(zhǎng)選擇方法采用USB2000+光纖光譜儀和計(jì)算機(jī)組成的光譜信號(hào)采集系統(tǒng)，并對(duì)相關(guān)成分在各個(gè)頻段的光譜吸收率進(jìn)行測(cè)量采集。