文档介绍：第期光语仪器与分析
近红外光谱的数据预处理研究
高荣强,范世福书天津大学精密仪器与光电子工程学院
严衍禄,赵丽丽中国农业大学信息与电气工程学院
摘要近红外光语数据的预处理是后续光语定标预和模型传递的基础,对于可靠地获得准确分析结果
具有很重要的作用。本文结合小麦近红外光语的分析,应用高斯一阶、二阶导数小波变换方法对光谙数
据进行预处理,获得理想效果。
关健词近红外光讲,光语预处理、小波变换
一、前言
近红外光简称是介于可见光和中红外光简写为或之间的电磁波,
美国,美国材料检测协会将近红外谱区定义为一
波数为一’一
近红外光谱分析方法由于一系列独特的优点,正在全球范围内受到广泛重视和推广应用。近红外光
谱由被测样品的近红外特征光谱主导,包含了噪声、各种外界干扰因素。因此要想通过近红外光谱来分
析样品的物质成分,就应该先进行光谱预处理,以便降低噪声,减少各种干扰的影响,简化后续建模处理
运算过程,提高分析准确度。
在深人研究近红外光谱预处理的基础上,通过对个小麦样品蛋白质含量测定的具体问题,研究解
决近红外光谱数据预处理。本研究引人了小波变换进行光谱预处理。
二、小麦样品的近红外光谱
由中国农业大学信息学院生物物理实验室,提供了分别由傅立叶变换型近红光谱仪和光栅型近红外
农产品品质分析仪扫描所得的小麦样品光谱图,如图和图所示
由图和图可见,所用的傅立叶变换光谱仪精度和稳定性很好,所以个小麦样品的近红外光谱
曲线离散度较小。
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图个小麦样品傅立叶变换近红外光谱,仪器一傅立叶变换
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近红外光语的数据预处理研究
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图个小麦样品光栅近红外光谱,仪器近红外光栅型农产品品质分析仪
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三、小麦样品的近红外光谱数据预处理
为了消除仪器扫描过程中不可避免的噪声、减少种种外界因素带人的影响并简化数据处理的运算过
程,应对仪器检测所得到的光谱数据作下述一系列预处理
噪声滤除
移动平均平滑主要去掉高频噪声的干扰。平滑处理需要选择处理窗口的大小,较大的平滑窗
口可以使信噪比提高,但同时也会导致信号的失真,要综合考虑。
微分处理,扣除仪器背景或漂移对信号的影响。采用微分可以较好地净化谱图信息,但在微分
处理时,根据微分的级数,要合理选择微分窗口数据点的大小。
归一化处理消除光程或样品稀释等变化对光谱响应造成的影响。
数据筛选和光谱范围的优选从原始光谱数据中剔除无效数据,根据测定的主成分特征舍弃光谱
信息微少的次要光谱范围,以减小计算工作量。
,中心化及标准化预处理从每个光谱数据中减去各个样品的平均值,使所有数据都分布在零点两
侧,充分反映变化信息,可简化以后的回归运算。
四、小波变换预处理
就噪声滤除预处理方面比较了多种方法后,引人了小波变换对光谱进行预处理。小波理论是八十年
代后期发展起来的应用数学分支,其思想来源于伸缩与平移,既保持了傅氏