Nondestructive evaluation of Zn content in rape leaves using MSSAE and hyperspectral imaging

高光谱成像 支持向量机 均方误差 人工智能 模式识别(心理学) 偏最小二乘回归 自编码 最小二乘支持向量机 计算机科学 数学 深度学习 统计
作者
Lvhui Fu,Jun Sun,Simin Wang,Min Xu,Kunshan Yao,Xin Zhou
出处
期刊:Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy [Elsevier BV]
卷期号:281: 121641-121641 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.saa.2022.121641
摘要

Zinc (Zn) content plays a decisive role in plant growth. Accurate management of Zn fertilizer application can promote high-quality development of the oilseed rape industry. This study adopted a deep learning (DL) method to predict the Zn content of oilseed rape leaves using hyperspectral imaging (HSI). The dropout mechanism was introduced to improve the stacked sparse autoencoder (SSAE) and named modified SSAE (MSSAE). MSSAE extracted deep spectral features of samples based on pixel-level spectral information (the wavelength range of the spectrum is 431–962 nm). Subsequently, the deep spectral features were applied as the inputs for support vector regression (SVR) and least squares support vector regression (LSSVR) to predict the Zn content in oilseed rape leaves. In addition, the successive projections algorithm (SPA) and the variable iterative space shrinkage approach (VISSA) were investigated as wavelength selection algorithms for comparison. The results showed that the MSSAE-LSSVR model had the best prediction performance (the coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) of the prediction set were 0.9566 and 1.0240 mg/kg, respectively). The overall results showed that the MSSAE was able to extract the deep features of HSI data and validated the possibility of HSI combined with a DL method for nondestructive testing of Zn content in oilseed rape leaves.

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