[科普中国]-连续投影算法

连 续 投 影 算 法(SPA)是 一 种 使 矢 量 空 间 共 线 性最小化的前向变量选择算法， 它的优势在于提取全波段的几个特征波长， 能够消除原始光谱矩阵中冗余的信息，可用于光谱特征波长的筛选。

近年来 ，国内外学者在利用光谱分析技术检测作物和食品中某些重要成分的含量时利用了连续投影算法作有效波长的选取。1

测量水稻叶片氮含量近年来 ，国内外学者在利用光谱分析技术检测作物和食品中某些重要成分的含量时利用了连续投影算法作有效波长的选取。使用 5 段移动平滑法、基线校正、光谱面积归一化、多元散射校正方法对水稻叶片可见-近红外光谱进行预处理，使用连续投影算法(SPA)进行有效波长的选取。分别基于光谱指数 RVI、NDVI 建立多元线性回归(MLR)模型，基于 SPA 有效波长建立 MLR 模型，基于全部波长建立主成分回归(PCR)及偏最小二乘法(PLS)回归模型。利用模型预测水稻叶片氮含量，对比发现基于 SPA 有效波长建立的模型的预测效果明显好于基于光谱指数 RVI 及 NDVI 建立的模型，略差于基于全部波长建立的 PCR 及 PLS 模型。基于MSC 预处理光谱及 SPA 有效波长建立的模型预测集预测结果 r=0.794 3，RMSE=0.455 8。在水稻叶片氮含量光谱监测中使用连续投影算法进行有效波长的选取是可行的。1

测量土壤总氮量使用连续投影算法对光谱数据进行初步压缩,将优选出的波长按其对总氮贡献值的大小进一步筛选,剔除不敏感的波长,降低模型的复杂度。分析85份土壤样品的近红外光谱,使用连续投影算法得到了总氮的12个波长,贡献值筛选后,波长数量减少到6个,所建模型的预测相关系数(Rp)为0. 913,预测均方根误差(RMSEP)为0. 011%,模型的预测精度与贡献值筛选前相当,且优于全谱偏最小二乘回归结果。结果表明结合贡献值筛选的连续投影算法能够有效选取待测成分的特征波长,文章所优选的土壤总氮的6个特征波长可以作为小型滤光片式近红外光谱仪波长选择的参考依据。2

测量小麦成分采用连续投影算法(successive projections algorithm),并将其集成偏最小二乘(partial least squares)多变量校正技术构成SPA-PLS方法,用于谷物小麦近红外光谱波长优化选择及其与水分含量的定量分析。结果表明:在经SPA算法后,光谱波数可削减97. 72%,后继的定量校正模型结构得到显著简化,模型的稳健性也大大增强;同时,被选取的波长物理意义明确,模型的解释能力增强,而模型的预测性能也与GA-PLS方法相当。3