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基于近红外光谱技术的六大茶类快速识别
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作者 张灵枝 黄艳 +2 位作者 于英杰 林刚 孙威江 《食品与生物技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期48-59,共12页
为构建高质量的六大茶类识别模型,本研究中收集了370份样品,通过采集其近红外光谱(near-infrared spectroscopy,NIRS),结合光谱预处理、特征提取以及数据挖掘分类器算法,建立六大茶类快速识别模型。结果表明:1)支持向量机(support vecto... 为构建高质量的六大茶类识别模型,本研究中收集了370份样品,通过采集其近红外光谱(near-infrared spectroscopy,NIRS),结合光谱预处理、特征提取以及数据挖掘分类器算法,建立六大茶类快速识别模型。结果表明:1)支持向量机(support vector machine,SVM)与随机森林(random forest,RF)分类器皆适于六大茶类快速识别模型的构建;2)SVM分类器更适于结合原始光谱(original spectrum,OS)建模,预处理易使基于该分类器建立的模型鉴别性能减弱;3)随机森林(RF)分类器更适用于预处理后光谱建模,所得模型较OS模型在识别正确率(recognition accuracy,RA)及受试者工作特征曲线下面积(area under the curve,AUC)均得到明显提升;4)特征提取中线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)算法表现最好,所得模型的RA较OS模型明显提升,其中最佳模型OS-LDA-SVM的RA为100.00%,AUC为1.00,识别正确率高、泛化能力强、模型性能优异,可产业化应用。综上所述,近红外光谱结合预处理、特征提取算法及分类器建立模型,进行六大茶类识别的可行性强,模型的识别正确率高、性能优异,可为茶叶贸易的茶类快速识别提供科学、准确、高效的技术支撑,为国际茶类识别模型的产业化应用奠定基础。 展开更多
关键词 近红外光谱 茶类识别 支持向量机 随机森林 线性判别分析
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多茶类CNN图像识别的数据增强优化及类激活映射量化评价
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作者 章展熠 张宝荃 +5 位作者 王周立 杨垚 范冬梅 何卫中 马军辉 林杰 《茶叶科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期411-423,共13页
我国茶叶种类繁多,识别难度大。卷积神经网络(Convolutionalneuralnetwork,CNN)图像识别具有客观性、适应复杂图片背景且可移植于移动端的优势。但当前茶叶CNN图像识别缺乏对数据增强优化和识别准确性客观评价的研究,限制了模型识别的... 我国茶叶种类繁多,识别难度大。卷积神经网络(Convolutionalneuralnetwork,CNN)图像识别具有客观性、适应复杂图片背景且可移植于移动端的优势。但当前茶叶CNN图像识别缺乏对数据增强优化和识别准确性客观评价的研究,限制了模型识别的鲁棒性和泛化能力。采集29种常见茶类共6 123张图像构建数据集,对比了10种图像数据增强方法的ResNet-18(Residual network-18)训练效果;为了客观评价模型识别区域的准确性,构建了2个梯度加权类激活映射(Gradient-weighted class activation mapping,Grad-CAM)量化评价指标(IOB和MPI)。结果表明,网格擦除(Ratio=0.3)、分辨率扰动和HSV(Hue,Saturation,Value)颜色空间扰动是较优的数据增强方法,准确率(Accuracy)、损失值(Loss)、IOB和MPI等4个指标综合表现较优。进一步通过消融实验,得到了最佳的数据增强方法组合—水平镜像翻转+网格擦除(Ratio=0.3)+HSV颜色空间扰动,其模型测试准确率达到了99.82%、损失值仅有0.64,且IOB、MPI指标也表现较优,体现了较好的图像识别区域准确性。本研究对茶叶图像数据增强方法进行了优化,训练得到了高鲁棒性的多茶类CNN图像识别模型,构建的量化指标IOB和MPI也解决了CAM识别区域准确性客观评价的问题。 展开更多
关键词 茶类识别 卷积神经网络 图像识别 数据增强 类激活映射
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