DSWT-FTIR-RBFNN鉴别罂粟和虞美人.pdfVIP

第29卷，第5期 光谱学与光谱分析 ：009年5月 and SpectroscopySpectralAnalysis May，2009 DSWT-FTIR-RBFNN鉴别罂粟和虞美人 张长江1，程存归2 1_浙扛师范大学数理与信息工程学院，浙江金华321004 2．浙江师范大学化学与生命科学学院，浙江金华321004 摘要采用水平衰减全反射傅里叶红外光谱法(HATR-FTIR)测定罂粟和虞美人的FTIR，由于两者为同 科同属中药材，所含化学成分较为相近，为了更好地突出罂粟和虞美人在FTlR上的差异，并据此进行正确 分类识别，利用离散平稳小波变换(DSWT)分别对罂粟和虞美人的种皮和种仁的FTlR进行若干尺度的变 换，从中选择2个最具代表性的尺度作为特征提取的尺度空间。根据罂粟和虞美人的FTIR分布情况，确定 将DSWT域内2个尺度的FTIR分别划分为2个特征区域并以每个区域内的光谱能量作为特征参数。从而 构造一个包含8个特征参数的特征向量，将这个特征向量输入到径向基函数神经网络(RBFNN)进行训练． 从而达到正确识别罂粟和虞美人的目的。实验中共取罂粟和虞美人的FTIR数据128对，其中训练样本78 对，测试样本50对。实验结果表明利用文章的方法对罂粟和虞美人的正确识别率分别为99．8％和99．9％， 从而验证了方法的有效性． 关键词傅里叶变换红外光谱；离散平稳小波变换；径向基函数神经网络；罂粟；虞美人 中图分类号：0657．3文献标识码：A 美人的特征，然后输入到径向基函数神经网络进行训练和识 引 言 别。 鸦片为严重的成瘾性毒品，由罂粟科植物罂粟fk幻w 1理论部分 somniferumL果实中的液汁凝固而成。而虞美人为优良观 赏花品种，与罂粟为同科同属植物，花、果实等植物形态非 1．1离散平稳小波变换 常相似。有人曾将虞美人误作罂粟而报案，引起误会。由于 与经典的离散正交小波变换相比，离散平稳小波变换的 植物果实含有较高的脂肪油，采用传统的药典鉴别方法如性 主要特点是冗余性和平移不变性，能对连续小波变换给出一 状鉴别、显微鉴别和理化鉴别，以及现代仪器薄层色谱等均 个更为近似的估计。从矩阵的观点来看，离散平稳小波变换 得不到理想的效果。而傅里叶变换红外光谱(FTIR)由于具可视为矩阵乘法。离散平稳小波变换由于其具有冗余性，因 有指纹特征分析、谱图整体分析、宏观推断分析等特点，适 而其逆变换有多种形式，本文采用Guo等给出的逆变换形 合于分析复杂化学物质组成的稳定性，故成为当今植物质量 式【1“。 评价研究领域的前沿课题，引起光谱学界的高度重视[j]。近 1．2 RBF人工神经网络 年来．小波变换已经逐步应用于化学及其相关领域陆10]。本 对于本文的二分类识别问题，把提取的8个特征参数作 basis 为径向基函数(radial 文基于我们先前的研究工作[11-13]，利用傅里叶变换红外光谱 量[”]，因而网络的输入层需8个神经元；要求网络能识别出 仪，借助水平衰减全反射(HATR)直接、快速、准确地测定 了罂粟和虞美人种子的不同部位的红外光谱，采用Dau—2类不同的目标：罂粟和虞美人，因此建立的RBF网络具有 8维输入和2个输出．RBF网络结构如图1所示。隐层结点 bechies小波做小波母函数，对罂粟和虞美人种仁及外表皮的 红外光谱进行若干尺度的一维离散平稳小波变换，在各个尺