山西省青年科技研究基金(2013021028-1)
- 作品数：7 被引量：26H指数：3
- 相关作者：王志斌陈媛媛王召巴王芳李晓更多>>
- 相关机构：山西省光电信息与仪器工程技术研究中心教育部中北大学更多>>
- 发文基金：山西省青年科技研究基金国际科技合作与交流专项项目国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：电子电信更多>>
- 一种基于蝙蝠算法的新型小波红外光谱去噪方法被引量：1
- 2014年
- 针对传统的小波去噪方法容易产生信号振荡和丢失特征信息等问题,提出了一种基于蝙蝠算法的新的有效的红外光谱去噪方法。该方法创新性地运用蝙蝠算法优化了小波阈值和估计因子。其基本思想是,首先在解空间中随机生成一定规模的个体,然后根据向当前最优个体学习的方法进行速度更新,从而实现位置更新;同时,由于Levy飞行搜索策略会产生较大跳跃,利用这种不均匀、随机游走的特性可以实现对整个解空间的搜索,从而避免陷入局部极值点。CO气体红外光谱去噪实验的结果表明,利用蝙蝠算法对各个分解层的阈值和估计因子进行优化后,信噪比为84.184,均方误差为0.0006。由于更有针对性地保留了光谱信号中的特征信息并剔除了无用的噪声信息,该方法可以提高后续定性和定量分析的精度。
- 陈媛媛王志斌王召巴
- 关键词：红外光谱小波阈值去噪
- 独立成分分析在化学战剂混叠峰识别中的应用被引量：2
- 2016年
- 在战场等复杂环境得到的混合气体的红外光谱主次吸收峰交错重叠,因此对其定性识别的特征提取方法就显得尤为重要。采集到的各种化学战剂和有机气体的红外光谱数据都是高维度数据,首先采用中心化后降维进行特征提取来尽可能多地捕获到它所包含的本质信息,由于混合气体的红外光谱是非线性、非高斯性信号,把非高斯性作为独立性度量将各成分作为独立分量分离出来,为了满足实时需求,在传统快速独立成分分析(Fast ICA)算法的基础上对其迭代过程进行优化,并应用极限学习机(ELM)建立模型进行定量分析。实验结果表明:改进算法的迭代次数较传统算法减少,定量分析均方差E=2.392 6×10-4,回归系数R=0.999,说明该方法在不影响分离精度的前提下提高了混合物质中纯物质光谱分离出来的效率。
- 陈媛媛王芳王志斌李文军
- 关键词：红外光谱
- 弹光调制傅里叶变换光谱相位校正及DSP实现被引量：2
- 2017年
- 弹光调制傅里叶变换光谱仪(PEM-FTS)具有调制速度快、信息量大的特点,但采样位置偏差会导致干涉图存在相位误差,影响复原光谱的准确性。因此,必需采用一种运算速度高的相位校正方案。以300K黑体为辐射源,通过弹光调制干涉具产生干涉数据,并在TMS320C6713DSP芯片上,采用Mertz法对弹光调制干涉图进行相位校正。首先提取出一幅完整周期的双边干涉图,经过切趾处理后,以零光程差点为中心计算小双边干涉图的相位误差,再通过插值补零得到整幅干涉图的相位误差,求出整体干涉图的频谱并进行相位修正。采用二范数定义校正后反演光谱的精度,以计算定时器周期寄存器值的方法设置DSP定时器,以统计代码的运行时间,并通过观察链接命令文件.cmd中程序与数据的分配存储情况,来对比分析Mertz法与模平方法的校正结果。实验结果表明,在DSP上实现相位校正时,Mertz法相位校正方案具有运算速度快、占用存储空间少、误差较小等特点,并且Mertz相位校正法的运算时间较模平方法快20倍,适用于对PEM-FTS干涉图进行高速准确的相位校正。
- 李珊陈媛媛王志斌张敏娟景宁
- 关键词：相位校正DSP
- 区间极限学习机结合遗传算法用于红外光谱气体浓度反演的研究被引量：6
- 2014年
- 提出一种新的有效的FT IR光谱气体浓度反演的方法。该方法将区间划分的思想用于红外光谱波长优化筛选，即将红外光谱在给定波长范围内划分为若干个子区间，在每个子区间中利用遗传算法（genetic algorithm ，GA）优化后的极限学习机（extreme learning machine ，ELM）建立浓度预测模型，根据每个子区间测试集均方根误差RM S E和相关系数 R2的大小评价模型的泛化性能，筛选出最优子区间组合建立预测模型。通过含干扰组分（CO2，N2 O）的CO气体的 FTIR光谱对提出的算法进行了验证，在波段为2140～2220 cm -1范围内利用区间法筛选出的最优组合作为变量，应用GA-ELM 建立的浓度反演模型，其决定系数 R2为0.9874，均方根误差RMSE为154.9963，建模时间仅为0.8 s ，表明该算法（Interval-GA-ELM ，iGELM ）的应用不仅缩短了建模时间，而且在干扰组分存在的情况下，依然可以准确筛选出特征波长，从而提高了模型稳定性和预测精度，为大气污染气体遥测分析提供了行之有效的方法。
- 陈媛媛王志斌王召巴李晓
- 关键词：极限学习机遗传算法
- 基于约束独立成分分析的多组分污染气体混叠峰识别被引量：1
- 2015年
- 大气污染监测中测得的红外光谱是混合气体的红外光谱。针对主次吸收峰严重混叠的红外混合气体特征提取和识别问题,提出了一种基于约束独立成分分析的光谱特征提取方法使谱线有效地区分开来。该方法引用峭度作为约束条件,运算时约束向量可使所对应的目标信源具有非高斯性极大的效用,提取出目标信源。并按统计度量的大小来进行排序,减少传统独立成分分析算法分离信号顺序、符号、幅度的不确定性,使得分离出来的独立分量更接近实际信源。应用支持向量机建立定量分析模型检验该算法分离效果。实验结果表明,该方法能够按需要顺序分离出混合气体光谱中的纯物质光谱。
- 王芳陈媛媛王志斌
- 关键词：红外光谱峭度
- 基于改进蝙蝠算法的红外光谱特征选择被引量：11
- 2014年
- 特征选择是红外光谱定性与定量分析中的重要环节之一。为了解决传统特征选择方法可调参数多、收敛速度慢、精度低、易早熟等不足,对基本蝙蝠算法进行了离散化改进以适用于离散优化问题,同时结合Lévy飞行搜索策略,提出了一种新型的红外光谱特征选择算法。采用三个红外光谱数据集对提出的算法进行了验证,同时与遗传算法、模拟退火算法、无信息变量消除法等进行了比较分析。实验结果显示,该方法可以快速地搜索到全局最优值,能有效地提高波长选择的准确性和稳定性,被选择的波长物理、化学意义明确,采用选择的特征波段建立的定量模型优于用全谱建立的模型。同时,三个不同相态、不同光谱范围的数据集表明,所提出的算法具有较大的适用范围与实用价值。
- 陈媛媛王志斌王召巴
- 关键词：红外光谱
- 思维进化蝙蝠算法及其在混合气体红外光谱特征选择中的应用被引量：5
- 2015年
- 为了解决混合气体多组分间特征吸收峰相互重叠引起的特征选择困难问题,提出了新型红外光谱特征选择方法,并对该方法的性能进行了分析与评价。首先,充分结合思维进化计算的并行机制、异化操作与蝙蝠算法的局部搜索能力,设计了思维进化蝙蝠算法。接着,通过实验采集两个混合气体数据库,利用思维进化蝙蝠算法对其目标组分的特征峰进行筛选。然后,从算法的收敛速度和筛选出的特征峰两个方面,将思维进化蝙蝠算法与基本蝙蝠算法、遗传算法、粒子群优化算法及并行萤火虫群优化算法等进行比较。最后,讨论了思维进化蝙蝠算法与无信息变量消除法相结合对结果的影响。实验结果表明：CO的特征峰范围包括2 090-2 110 cm^-1和2 115-2 125 cm^-1,共包含32个波长点;N2O的特征峰范围为2 225-2 250 cm^-1,共包含26个波长点。利用筛选出的特征波长点建立的浓度反演模型,测试集均方根误差为0.155,决定系数可达0.908。实验结果表明：思维进化蝙蝠算法收敛速度快、全局搜索能力强,适用于存在重叠特征峰的混合气体的特征选择,对应的浓度反演模型的泛化性能也有显著提升。
- 陈媛媛王志斌王召巴
- 关键词：思维进化计算混合气体红外光谱
