中红外光谱的进口木材树种识别方法

摘要：

基于支持向量机和马氏距离探索了中红外光谱分析识别进口的卢氏黑黄檀、风车木、微凹黄檀、燃料紫檀和东非黑黄檀的能力.应用中红外光谱仪采集了500组试验样本进行分析,对试验数据进行了预处理:首先,为了保证样本的有效性,对异常光谱进行了诊断.基于莱特检验法诊断出卢氏黑黄檀和微凹黄檀各有2组异常,风车木、燃料紫檀和东非黑黄檀各有1组异常.为使样本数量统一,五种树种分别剔除了包含异常光谱在内的5组数据;其次,分析了近红外光谱的树种识别研究,结果表明:对光谱数据进行一阶导数处理,可提高识别的精度.因此,对中红外光谱数据进行了平滑处理和一阶导数处理.采用主成分分析提取了光谱数据的特征值,测试集的第一和第二主成分得分的散点图显示,平滑加一阶导数处理的测试集的各自聚类性较平滑处理好.以主成分的得分为特征,基于支持向量机和马氏距离进行了识别研究.考虑到识别方法中主成分个数的选取会直接影响识别的精度,而通常主成分的选取仅参考累计贡献率,此处为使主成分的选取更科学,在支持向量机识别方法中利用粒子群算法进行参数寻优时,对主成分的个数(范围为[5,30])与5折检验下的最佳判别准确率的关系进行了试验,结果表明:平滑处理和平滑加一阶导数处理的主成分个数在[7,11]范围内的5折检验下的最佳判别准确率较高,结合对应的判别准确率,确定了最佳的主成分个数为8个.以前8个主成分作为输入变量,基于支持向量机和马氏距离对测试集进行了测试,结果得出:两种识别方法的正确识别率均较高,支持向量机的识别率略高于马氏距离,平滑加一阶导数处理的识别率均优于平滑处理,平滑加一阶导数处理的支持向量机正确识别率达到了98％,识别效果最好.因此,中红外光谱分析可以作为木材树种识别的一种有效手段.

关键词：中红外光谱、树种识别、一阶导数、主成分分析、支持向量机、马氏距离

所属期刊栏目：40

分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：中央高校基本科研业务费专项资金项目;林业公益性行业科研专项经费项目

在线出版日期：2020-07-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：2128-2132