[發(fā)明專利]基于粒子群算法思想和模擬退火策略的光譜特征波長選擇方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210867437.X | 申請日： | 2022-07-22 |
| 公開（公告）號： | CN115114838B | 公開（公告）日： | 2023-02-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉金明;許晶;紀(jì)玉玲;曾昌浩;張東杰;孫勇 | 申請（專利權(quán)）人： | 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) |
| 主分類號： | G06F30/25 | 分類號： | G06F30/25;G06F17/18;G06F111/06;G06F111/08 |
| 代理公司： | 大慶市遠(yuǎn)東專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 23202 | 代理人： | 周英華 |
| 地址： | 163000 黑*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 粒子 算法 思想 模擬 退火 策略 光譜 特征 波長 選擇 方法 | ||
1.一種基于粒子群算法思想和模擬退火策略的光譜特征波長選擇方法，其特征在于，包含如下所述步驟：
(1)輸入光譜數(shù)據(jù)集和化學(xué)濃度數(shù)據(jù)，以Savitzky-Golay平滑、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換、多元散射校正、一階導(dǎo)數(shù)及其組合對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以校正集樣本光譜數(shù)據(jù)建立全譜下的偏最小二乘回歸模型，通過對比交叉驗證均方根誤差最小確定光譜數(shù)據(jù)的最佳預(yù)處理方法；
(2)以預(yù)處理后的光譜數(shù)據(jù)為波長選擇對象，依據(jù)光譜數(shù)據(jù)特點進(jìn)行粒子種群的初始化和溫度初始化，隨機(jī)產(chǎn)生N個M長的二進(jìn)制序列，N為種群規(guī)模，M為預(yù)處理后的光譜波長變量個數(shù)；一個二進(jìn)制序列為一個粒子，序列內(nèi)所有值為“1”二進(jìn)制位的組合作為該粒子所選中的特征波長；初始化每個粒子的初始整體慣性移動速度、個體歷史最優(yōu)適應(yīng)度函數(shù)值以及群體歷史最優(yōu)適應(yīng)度函數(shù)值；
(3)對每一代種群中的每個粒子，將其二進(jìn)制序列中值為“1”二進(jìn)制位對應(yīng)的波長選中參與建模運算，使用K折交叉驗證計算其偏最小二乘回歸模型的交叉驗證均方根誤差，并將其作為本算法的適應(yīng)度函數(shù)值；
(4)每個粒子各自將該次計算得到的適應(yīng)度函數(shù)值和個體歷史最優(yōu)值比較，將數(shù)值較小值更新為該粒子的個體歷史最優(yōu)適應(yīng)度函數(shù)值，將該值所對應(yīng)的粒子位置記錄為個體歷史最優(yōu)位置；將每個粒子的個體歷史最優(yōu)適應(yīng)度函數(shù)值和群體歷史最優(yōu)適應(yīng)度函數(shù)值進(jìn)行比較，將數(shù)值最小值更新為群體歷史最優(yōu)適應(yīng)度函數(shù)值，將該值所對應(yīng)的粒子位置記錄為群體歷史最優(yōu)位置；
(5)每個粒子根據(jù)個體歷史最優(yōu)位置和群體歷史最優(yōu)位置進(jìn)行指導(dǎo)性進(jìn)化，變換各粒子中所有值為“1”二進(jìn)制位的當(dāng)前位置，使粒子二進(jìn)制位逐漸向具有較好適應(yīng)度函數(shù)值的方向移動；
(6)對移動二進(jìn)制位“1”后的每一個粒子隨機(jī)選取W位進(jìn)行二進(jìn)制“位變異”生成擾動解，并采用Metropolis判別準(zhǔn)則接受擾動解；若接受擾動解，需要對擾動解中的“1”變“0”位速度置零、“0”變“1”位速度重新初始化；最后，計算種群中每一個粒子的整體慣性移動速度，并執(zhí)行降溫操作和運行次數(shù)遞增操作；
(7)重復(fù)步驟(3)～(6)，若此時已達(dá)到了算法運行的最大運行次數(shù)，則結(jié)束循環(huán)，輸出此時的群體歷史最優(yōu)適應(yīng)度函數(shù)值和群體歷史最優(yōu)位置，該群體歷史最優(yōu)位置對應(yīng)粒子中值為“1”二進(jìn)制位的編號即為優(yōu)選的光譜特征波長變量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粒子群算法思想和模擬退火策略的光譜特征波長選擇方法，其特征在于，所述步驟(2)中產(chǎn)生的粒子種群中，每個粒子的初始整體慣性移動速度為V0，其計算公式為：
V0＝round(r1×9+1)×sign(r2×2-1)
其中，round()函數(shù)為四舍五入取整函數(shù)，sign()函數(shù)為歸一函數(shù)，即正數(shù)歸為1，負(fù)數(shù)歸為-1；r1和r2為區(qū)間(0，1)內(nèi)的隨機(jī)數(shù)。
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