Component identification for the SERS spectra of microplastics mixture with convolutional neural network

主成分分析 线性判别分析 模式识别(心理学) 人工智能 预处理器 平滑的 卷积神经网络 支持向量机 偏最小二乘回归 光谱特征 计算机科学 生物系统 遥感 机器学习 计算机视觉 生物 地质学
作者
Yinlong Luo,Wei Su,Dewen Xu,Zhenfeng Wang,Hong Wu,Bingyan Chen,Jian Wu
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier BV]
卷期号:895: 165138-165138 被引量:58
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.165138
摘要

With the increasing interest in microplastics (MPs) pollutants, relevant detection technologies are also developing. In MPs analysis, vibrational spectroscopy represented by surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) is widely used because they can provide unique fingerprint characteristics of chemical components. However, it is still a challenge to separate various chemical components from the SERS spectra of MPs mixture. In this study, it is innovatively proposed to combine the convolutional neural networks (CNN) model to simultaneously identify and analyze each component in the SERS spectra of six common MPs mixture. Different from the traditional method, which requires a series of spectral preprocessing such as baseline correction, smoothing and filtering, the average identification accuracy of MP components is as high as 99.54 % after the unpreprocessed spectral data is trained by CNN, which is better than other classical algorithms such as support vector machine (SVM), principal component analysis linear discriminant analysis (PCA-LDA), partial least squares discriminant analysis (PLS-DA), Random Forest (RF), and K Near Neighbor (KNN), with or without spectral preprocessing. The high accuracy shows that CNN can be used to quickly identify MPs mixture with unpreprocessed SERS spectra data.
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