使用卷积无色化自编码器重建的太赫兹光谱,用于识别不同生长阶段感染Sitophilus oryzae的米粒
Hongbin Pu1, Jingxiao Yu1, Jie Luo1
1School of Food Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China; Academy of Contemporary Food Engineering, South China University of Technology, Guangzhou Higher Education Mega Center, Guangzhou 510006, China; Engineering and Technological Research Centre of Guangdong Province on Intelligent Sensing and Process Control of Cold Chain Foods, & Guangdong Province Engineering Laboratory for Intelligent Cold Chain Logistics Equipment for Agricultural Products, Guangzhou Higher Education Mega Centre, Guangzhou 510006, China.
太赫兹时域光谱 (THz-TDS) 能够有效地检测储存的谷物中的虫感染. 使用卷积消解自编码器 (CDAE) 的数据重建提高了Sitophilus oryzae的检测准确性.
科学领域:
- 农业科学 农业科学
- 频谱学是一种光谱学.
- 数据科学数据科学数据科学
背景情况:
- 储存的大米容易受到Sitophilus oryzae的感染,导致大量的质量和数量损失.
- 有效的检测方法对于管理储存的谷物害虫和确保粮食安全至关重要.
研究的目的:
- 评估太赫兹时域光谱 (THz-TDS) 在储存大米中的各种感染阶段检测Sitophilus oryzae的有效性.
- 开发和验证用于增强THz光谱分析的数据处理管道.
主要方法:
- 从不同生长阶段感染Sitophilus oryzae的米粒中获取特拉赫兹 (THz) 光谱.
- 使用卷积无声自编码器 (CDAE) 来重建THz光谱并减少噪声.
- 开发一个随机森林分类 (RFC) 模型,以根据光谱数据确定感染水平.
主要成果:
- 该RFC模型使用一级衍生THz频谱实现了高精度 (89.16%).
- 一个由CDAE处理的重建的二级衍生品频谱显示了改进的性能指标,包括85.87%的F1-score.
- 对CDAE卷积层的可视化证实了其在降噪和从光谱数据中提取特征方面的有效性.
结论:
- THz-TDS与基于CDAE的光谱重建和RFC分析相结合,为检测储存大米中的Sitophilus oryzae提供了一种新有效的方法.
- CDAE显著提高了信号与噪声的比率,从而在储存的谷物中更可靠地检测害虫.
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