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摘要
甘蔗的纤维分是甘蔗选育过程和制糖、造纸等行业生产中不可忽视的因素，采用透射形式的可见-近红外光谱法对活体甘蔗纤维分进行无损检测具有重要意义。采集了6个品种不同生长阶段的123个甘蔗蔗茎样本，将其按2:1的比例采用Duplex样本集划分方法分为校正集(82个样本)和预测集(41个样本)。以120°的测量夹角获取了蔗茎在去除蜡质前后两种不同状态下的透射光谱，并选取噪声较小且幅值变化明显的670～950nm波段作为实际建模波段。观察波形发现，去除蜡质后蔗茎的透光率显著增高，且建立偏最小二乘(PLS)回归模型分析了蜡质对于模型预测能力的影响，去蜡后的蔗茎样本建模效果更为良好。将一阶微分(FD)、连续小波变换(CWT)、标准正态变换(SNV)等9种预处理方法分为基线校正、散射校正、平滑处理、尺度缩放四个步骤。按各步骤的顺序进行排列组合产生108种预处理组合，分别对处理得到的光谱数据进行PLS建模分析，最终得到了综合建模效果最优的预处理方法FD+SG。为筛选得到携带最有效信息的波长，采取无信息变量消除法(UVE)、遗传算法(GA)、竞争性自适应重加权采样法(CARS)以及随机青蛙算法(RF)等有效变量提取算法对最优预处理后的透射光谱进行重要波长筛选。分别对各算法提取出的重要波长进行PLS建模分析，其中采用UVE方法提取出来的重要波长建模效果最好，所选波长的数量为40个，占全波段的14.3%。预测集的决定系数(Rp2)为0.73，比相同预处理下的全波段PLS建模结果提升了14.1%，预测集的均方根误差(RMSEP)为0.88%(%表示甘蔗纤维分的单位)，比全波段建模结果下降了14.6%。研究结果表明，可见-近红外透射光谱能够对活体甘蔗纤维分进行有效预测，此研究可为相应便携式传感器的开发提供理论依据，为甘蔗育种、各行业生产的节本增效提供技术支撑。
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