北京工商大学计算机与信息工程学院科学研究项目概况

已完成多项“九五”、“十五”、“十一五”国家重点科技攻关项目，曾荣获2004年国家科技进步二等奖、2002年度北京市科学技术二等奖项等。在基于近红外光谱技术的农药残留量、食用油、淀粉、面粉的智能快速检测方法方面有较深的研究，取得了一定的结论，积累了较丰富的研究经验，写本书愿与同行在该项技术的探索中共同交流，深入探讨。

理论教育 2023-06-22

应用光谱仪平台介绍及应用前景分析

该仪器采用多项先进技术，使得Bruker公司的红外光谱仪性能更优异，使用更方便。监测数据及诊断结果实时记录并可给出各种符合要求的报告。

理论教育 2023-06-22

光谱数据预处理方法简介

光谱预处理在近红外光谱分析技术中是相当重要的。近红外光谱定量分析的过程中，分析结果的可靠性很大程度上取决于原始数据的准确性，即获得的样品近红外光谱及其化学值的可靠性。样品的原始数据，即样品的近红外光谱图和化学值的相关性，其直接影响模型的预测能力，而异常样品的干扰是影响分析模型的重要因素，因此异常样品的判别与处理是提高模型预测能力的一个重要步骤。

理论教育 2023-06-22

重现性实验结果与分析

两次分类中10个不含农药的样品是同一组样品。使用OPUS5.0多元统计定性分析软件进行聚类分析：样品间距离采用欧氏距离算法，类间采用Ward算法。重复样品毒死蜱浓度为0.005～0.0525mg/kg的光谱数据样品的定性分析结果如图3-16和图3-17所示。聚类分析表明毒死蜱浓度为0.02mg/kg的07#样品未能正确分类。分类正确率为90%。图3-17 重现样品10～20#光谱数据样品的聚类分析树状图注：图3-17中80～90#样品为无农药样品，11～20#为重复样品中毒死蜱浓度为0.03～0.525mg/kg。

理论教育 2023-06-22

聚类分析法及其常见方法

聚类分析法便是无监督模式识别法的代表。常见的聚类分析方法有系统聚类法、最小生成树法、最短生成路径法和判别聚类的势函数法等。其中系统聚类法是在近红外光谱分析中应用较为广泛的一类聚类分析方法，其基本思想是首先定义样品之间和类与类之间的距离。上述8种聚类方法中，它们并类的原则和步骤是相同的，不同之处在于计算类与类间的距离时选用了不同的定义，从而有不同的递推公式。表2-2 系统聚类法统一公式参数表

理论教育 2023-06-22

如何管理蔬菜农药残留？

2）加强蔬菜流通领域的监督检查力度，推行市场准入制度。我国农药结构应尽快向低毒、高效农药方向调整，要从农药源头上进行控制，蔬菜生产中使用农药应严格执行国家《农药合理使用准则》，严禁使用“两高”农药，要选用无毒或低毒、残效期短的农药。本章首先针对蔬菜中有机磷农药残留量的现状提出了关于食品检测方面的几项国内、国外标准。

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多元线性回归（MLR）方法优化方案

在近红外光谱分析的建模中，经常遇到处理多个光谱信息与所研究质量参数的相关性，多元线性回归分析是最早使用的统计分析方法。多元线性回归是一元线性回归的扩展，又称为逆最小二乘法，用于建立自变量和因变量之间的关系。对于单成分分析，p=1，则式可简化为多元线性回归法比较适合线性较好的数据，由质量参数之间相互干扰带来的影响可以不考虑，而且公式含义清楚，计算简单，对数据矢量较少的体系回归效果较好。

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近红外光谱技术的发展和应用趋势

第五个阶段是20世纪90年代以后，近红外光谱分析技术进入一个快速发展时期，在工业领域的应用全面展开。同时计算机硬软件技术突飞猛进，数字化的光谱仪器与化学计量学方法相结合，形成了现代近红外光谱分析技术，有关近红外光谱的研究及应用文献呈几何级增长。

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光谱数据平滑处理方法及其应用

对光谱数据进行平滑处理方法也叫数字滤波法。常用的信号平滑方法是窗口移动平均法，由Savisky和Golay提出，称为SG平滑法。平滑处理涉及处理窗口的大小（或点数），点数多时可使信噪比提高，但同时也会导致信号的失真。因此必须考虑仪器的具体情况，适当选择平滑窗口的大小。Savitzky-Golay卷积平滑法已经成为最为广泛应用的光谱去噪算法。光谱平滑的本质是对光谱曲线进行低通滤波，去掉高频成分，保留有用低频信息。

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支持向量机（SVM）算法优化

支持向量机是一种机器学习的方法，其基础上统计学习理论，基本思想是在样品空间或特征空间中，构造一个最优决策的超平面，使得该超平面到不同类样品集之间的距离最大，从而使算法的泛化能力得到提高。SVM的算法流程如图2-8所示。图2-8 SVM的算法流程为了减少运算量，提高运算速度，采用主成分分析法对原始的近红外光谱矩阵进行降维，取累计贡献率达到99.5%的特征矢量为SVM模型输入的特征子集。

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发光菌检测法：简便可靠的检测方法

发光菌检测法应用于环境毒物的检测源自20世纪80年代。研究表明，大部分有机污染物对发光细菌毒性与对多种水生生物的毒性呈明显正相关。我国于1995年也将这一方法列为环境生物毒性检测的标准方法。发光菌检测法是利用灵敏的光电测量系统测定毒物对发光菌发光强度的影响。发光菌检测法在环境监测中已经得到了广泛的应用，而现在食品当中的大多数污染物也可以用发光菌检测法进行检测。

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偏最小二乘（PLS）法解析

PLS通过因子分析将光谱压缩为较低维空间数据，其方法是将光谱数据向协方差最大方向投影。偏最小二乘法也是一种多元回归算法。类似PCR，对光谱矩阵X进行分解，去除其中无效的噪声干扰。4）PLS是多元线性回归和主成分分析的完美结合，显著提高了校正模型的预测能力。正因为PLS的如上优点，在很多领域中，该方法得到了广泛的应用。

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探究毒死蜱和炔螨特的近红外光谱ANNBP检测研究

建立了炔螨特微量农药溶液的近红外光谱法结合ANN BP法的数学模型，模型的校正结果和对预测集的预测结果为：R2=0.9949、RMSEC=0.5361、RMSEP=0.6143。图3-24 炔螨特溶液的最优ANN BP内部交叉验证拟合结果表3-14 炔螨特溶液ANN BP模型预测结果基于近红外光谱技术结合ANN BP分析研究了其在微量农药溶液含量检测中应用的可行性。

理论教育 2023-06-22

近红外光谱分析的流程介绍

光谱化学计量学方法研究在现代近红外光谱分析中占有非常重要的地位。稳定、可靠的近红外光谱分析仪器与功能全面的化学计量学软件相结合标志着现代近红外光谱技术进入了崭新的一页。近红外光谱分析技术是通过建立校正模型从而对未知样品的组分含量进行定量分析的一种间接的分析技术。图2-3 建立近红外光谱校正模型流程图2-4 未知样品组分浓度预测流程

理论教育 2023-06-22

近红外光谱分析的理论基础

近红外光谱分析技术是利用近红外谱区包含的物质信息，主要用于有机物质定性和定量分析的一种分析技术。近红外光谱的常规分析技术有透射光谱和漫反射光谱两大类。应用漫反射进行的分析测定称为漫反射分析测定法，该方法在现代近红外光谱分析中起着非常重要的作用。一般在测量以下样品的近红外光谱时采用漫反射方式，分别为不透明、半固体以及固体。

理论教育 2023-06-22

人工神经网络BP法解析

目前ANN BP已经成为近红外光谱定量分析中应用最广泛的非线性多元校正方法。ANN BP，即误差反向传播算法的学习过程。图2-5 ANN BP神经元网络结构x1，x2，x3，…这既是ANN的优势，又是其不足之处。ANN的最佳结构以及训练次数都是必须认真考虑的问题。但是ANN目前还无法对其所得到的预测结果进行解释。一般情况下，三层的ANN BP可以满足大多数问题的需求。

理论教育 2023-06-22