留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

光谱分析中Elastic Net 变量选择与降维方法

赵安新 汤晓君 宋娅 张钟华 刘君华

赵安新, 汤晓君, 宋娅, 张钟华, 刘君华. 光谱分析中Elastic Net 变量选择与降维方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1977-1981.
引用本文: 赵安新, 汤晓君, 宋娅, 张钟华, 刘君华. 光谱分析中Elastic Net 变量选择与降维方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1977-1981.
Zhao Anxin, Tang Xiaojun, Song Ya, Zhang Zhonghua, Liu Junhua. Spectral wavelength selection and dimension reduction using Elastic Net in spectroscopy analysis[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(6): 1977-1981.
Citation: Zhao Anxin, Tang Xiaojun, Song Ya, Zhang Zhonghua, Liu Junhua. Spectral wavelength selection and dimension reduction using Elastic Net in spectroscopy analysis[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(6): 1977-1981.

光谱分析中Elastic Net 变量选择与降维方法

基金项目: 

国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ240127);国家自然科学基金(51277144);电力设备电气绝缘国家重点实验室基金(EIPE11307)

详细信息
    作者简介:

    赵安新(1981-),男,博士,讲师,主要从事多传感数据融合及信息处理方面的研究。Email:zhaoanxin@126.com

  • 中图分类号: O433.4

Spectral wavelength selection and dimension reduction using Elastic Net in spectroscopy analysis

  • 摘要: 在利用红外光谱进行多组分混合气体定量分析建模中,须根据各目标气体成分的光谱特点进行光谱维数降维和特征变量选择。以甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷等7种气体为分析目标,采用最小绝对收缩和选择算子(LASSO)与弹性网络(ElasticNet)方法进行目标气体数据预处理。针对LASSO 和ElasticNet方法参数优化选择的问题,采用均方误差和预测偏差最小两个准则进行参数的优化选取。对4cm-1的实测光谱数据,采用LASSO和ElasticNet方法分别在0.0019和0.0021均方误差条件下使得维度从2542维分别降为2 维和3维,LASSO 的交叉灵敏度最大和最小为10.2718%和1.420 5%,ElasticNet分别为5.4945%和0.7493%。结果表明:Elastic Net在用于光谱定量分析的数据预处理中具有一定的优势,为准确建立定量分析模型奠定了基础。
  • [1]
    [2] Materazzi S, Vecchio S. Recent applications of evolved gas anal ysis by infrared spectroscopy (IR-EGA)[J]. Applied Spectroscopy Reviews, 2013, 48(8): 654-689.
    [3]
    [4] Sepman A V, den Blanken R, Schepers R, et al. Quantitative fourier transform infrared diagnostics of the gas-phase composition using the HITRAN database and the equivalent width of the spectral features[J]. Appl Spectrosc, 2009, 63(11): 1211-1222.
    [5] Xu Xiaojing, Huang Wei. Application of spectral imaging in forensic science[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(12): 3280-3284. (in Chinese) 许小京,黄威. 光谱成像技术在物证鉴定领域的应用[J].红外与激光工程, 2012, 41(12): 3280-3284.
    [6]
    [7]
    [8] Kalivas J H. Multivariate calibration, an overview[J]. Analytical Letters, 2005, 38(14): 2259-2279.
    [9]
    [10] Kunz M R, Ottaway J, Kalivas J H, et al. Impact of standardization sample design on Tikhonov regularization variants for spectroscopic calibration maintenance and transfer[J]. Journal of Chemometrics, 2010, 24(3-4SI): 218-229.
    [11] Zeng T, Wen Z, Wen Z, et al. Weighted fusion of multiple models for wavelength selection[J]. Appl Spectrosc, 2013, 67 (7): 718-723.
    [12]
    [13]
    [14] Zou H, Hastie T. Regularization and variable selection via the elastic net[J]. Journal of the Royal Statistical Society Series B-statistical Methodology, 2005, 67(Part 2): 301-320.
    [15] Tang Xiaojun, Zhang Lei, Wang Erzhen, et al. An improved characteristic spectral selection method for multicomponent gas quantitative analysis based on tikhonov regularization[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2012, 32(10): 2730-2734. (in Chinese) 汤晓君,张蕾,王尔珍,等. 一种改进型多组分气体的Tikhonov 正则化特征光谱提取方法[J]. 光谱学与光谱分析, 2012, 32(10): 2730-2734.
    [16]
    [17]
    [18] Wang Gaofeng, Zhao Yiqiang, Yang Dong. Data acquisition of 1 024-pixel long linear infrared detectors[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(8): 1990-1994. (in Chinese) 王高峰, 赵毅强, 杨栋. 1 024 元长线列红外探测器的数据采集技术[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(8): 1990-1994.
    [19]
    [20] Friedman J H, Hastie T, Tibshirani R. Regularization paths for generalized linear models via coordinate descent[J]. Journal of Statistical Software, 2010, 33(1): 1-22.
    [21]
    [22] Dyar M D, Carmosino M L, Breves E A, et al. Comparison of partial least squares and lasso regression techniques as applied to laser-induced breakdown spectroscopy of geological samples[J]. Spectrochimica Acta Part B-atomic Spectroscopy, 2012, 70: 51-67.
    [23] Tang Xiaojun, Wang Jin, Zhang Lei, et al. Spectral baseline correction by piecewise dividing in fourier transform infrared gas analysis[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2013, 33(2): 334-339. (in Chinese) 汤晓君, 王进, 张蕾, 等. 气体光谱分析应用中傅里叶变换红外光谱基线漂移分段比校正方法[J]. 光谱学与光谱分析, 2013, 33(2): 334-339.
  • [1] 董丽丽, 高晴, 吴家森, 夏祥宇, 刘世明, 修俊山.  基于皮秒激光诱导击穿光谱技术的镓酸锌薄膜的快速定量分析研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220470-1-20220470-9. doi: 10.3788/IRLA20220470
    [2] 李欣, 吕正一, 崔博伦, 张家铭, 刘紫莹, 黄荀, 赵天卓.  共轴变焦激光诱导击穿光谱定量分析 . 红外与激光工程, 2023, 52(12): 20230310-1-20230310-12. doi: 10.3788/IRLA20230310
    [3] 李安琦, 马丽, 于合龙, 张涵博.  改进的U-Net算法在遥感图像典型农作物分类研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210868-1-20210868-7. doi: 10.3788/IRLA20210868
    [4] 张鹏飞, 周婷, 夏道华, 张立.  好奇号火星车ChemCam-LIBS 光谱数据的定量分析研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210962-1-20210962-10. doi: 10.3788/IRLA20210962
    [5] 辛文辉, 毕元硕, 李仕春, 李耀飞, 华灯鑫.  甲醛气体探测的DIAL波长选择及探测性能 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210925-1-20210925-9. doi: 10.3788/IRLA20210925
    [6] 谢冰, 万淑慧, 殷云华.  基于改进稀疏表示正则化的SR重建算法 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210468-1-20210468-10. doi: 10.3788/IRLA20210468
    [7] 马维喆, 董美蓉, 黄泳如, 童琪, 韦丽萍, 陆继东.  激光诱导击穿光谱的飞灰碳含量定量分析方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20200441-1-20200441-10. doi: 10.3788/IRLA20200441
    [8] 张运轲, 任登凤, 韩玉阁, 李继源.  基于连续投影算法提取特征波长的空中目标参考光谱选取 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200250-1-20200250-11. doi: 10.3788/IRLA20200250
    [9] 汤毅, 粘永健, 何密, 王倩楠, 许可.  L1/2正则化的逐次高光谱图像光谱解混 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 726003-0726003(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0726003
    [10] 徐玲, 卜令兵, 蔡镐泽, 萨日娜, 杨彬, 周军.  中红外差分吸收激光雷达NO2测量波长选择及探测能力模拟 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1030002-1030002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1030002
    [11] 黄达, 黄树彩, 赵炜, 陆屹.  天基光谱探测特征波段的选择 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 166-171. doi: 10.3788/IRLA201847.S117005
    [12] 李雄威, 王哲, 刘汉强, 郭桦.  基于激光诱导击穿光谱的燃煤热值定量分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 734001-0734001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0734001
    [13] 郭天太, 洪博, 潘增荣, 孔明.  改进的SVM在矿井气体定量分析中的应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 617011-0617011(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0617011
    [14] 赵小侠, 罗文峰, 王红英, 杨森林, 朱海燕, 李姝丽, 付福兴, 李院院.  基于LIBS 技术铝合金中铁元素的定量分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 96-101.
    [15] 胡帅, 高太长, 李浩, 刘磊, 陈锦源, 李云.  基于近红外体散射数据的气溶胶尺度谱正则化反演方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 17-26.
    [16] 邓承志, 张绍泉, 汪胜前, 田伟, 朱华生, 胡赛凤.  L1稀疏正则化的高光谱混合像元分解算法比较 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 1092-1097.
    [17] 陈媛媛, 王志斌, 王召巴.  思维进化蝙蝠算法及其在混合气体红外光谱特征选择中的应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 845-851.
    [18] 钱伟新, 王婉丽, 祁双喜, 程晋明, 刘冬兵.  基于广义变分正则化的红外图像噪声抑制方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 67-71.
    [19] 陈媛媛, 王志斌, 王召巴.  基于改进蝙蝠算法的红外光谱特征选择 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2715-2721.
    [20] 秦玉华, 丁香乾, 宫会丽.  高维特征选择方法在近红外光谱分类中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1355-1359.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  853
  • HTML全文浏览量:  56
  • PDF下载量:  258
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-12
  • 修回日期:  2013-11-15
  • 刊出日期:  2014-06-25

光谱分析中Elastic Net 变量选择与降维方法

    作者简介:

    赵安新(1981-),男,博士,讲师,主要从事多传感数据融合及信息处理方面的研究。Email:zhaoanxin@126.com

基金项目:

国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ240127);国家自然科学基金(51277144);电力设备电气绝缘国家重点实验室基金(EIPE11307)

  • 中图分类号: O433.4

摘要: 在利用红外光谱进行多组分混合气体定量分析建模中,须根据各目标气体成分的光谱特点进行光谱维数降维和特征变量选择。以甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷等7种气体为分析目标,采用最小绝对收缩和选择算子(LASSO)与弹性网络(ElasticNet)方法进行目标气体数据预处理。针对LASSO 和ElasticNet方法参数优化选择的问题,采用均方误差和预测偏差最小两个准则进行参数的优化选取。对4cm-1的实测光谱数据,采用LASSO和ElasticNet方法分别在0.0019和0.0021均方误差条件下使得维度从2542维分别降为2 维和3维,LASSO 的交叉灵敏度最大和最小为10.2718%和1.420 5%,ElasticNet分别为5.4945%和0.7493%。结果表明:Elastic Net在用于光谱定量分析的数据预处理中具有一定的优势,为准确建立定量分析模型奠定了基础。

English Abstract

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回