Fast identification of fluorescent components in three-dimensional excitation-emission matrix fluorescence spectra via deep learning

荧光 生物系统 计算机科学 卷积神经网络 鉴定(生物学) 人工神经网络 人工智能 模式识别(心理学) 化学 基质(化学分析) 算法 物理 光学 色谱法 植物 生物
作者
Runze Xu,Jiashun Cao,Ganyu Feng,Jingyang Luo,Qian Feng,Bing‐Jie Ni,Fang Fang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:430: 132893-132893 被引量:73
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.132893
摘要

Three-dimensional excitation-emission matrix (3D-EEM) fluorescence spectroscopy has been widely applied to detect the fluorescent components in samples from natural water bodies to wastewater treatment processes. Data interpretation methods such as parallel factor analysis (PARAFAC) are required to decompose the overlapped fluorescent signals in the 3D-EEM spectra. However, strict requirements of data and complicated procedures of the PARAFAC limit the online monitoring and analysis of samples. Here we develop a fast fluorescent identification network (FFI-Net) model based on the deep learning approach to fast predict the numbers and maps of fluorescent components by simply inputting a single 3D-EEM spectrum. Two types of convolutional neural networks (CNN) are trained to classify the numbers of fluorescent components with an accuracy of 0.956 and predict the maps of fluorescent components with the min mean absolute error of 8.9 × 10-4. We demonstrate that the accuracy of the FFI-Net model will be further improved when more 3D-EEM data are available as a training dataset. Meanwhile, a user-friendly interface is designed to facilitate practical applications. Our approach gives a robust way to overcome the shortage of the PARAFAC and provides a new platform for online analysis of the fluorescent components in water samples.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Huobol完成签到,获得积分10
刚刚
2222完成签到 ,获得积分10
刚刚
dwas完成签到,获得积分10
刚刚
小北笙er完成签到,获得积分10
刚刚
ooowindy完成签到,获得积分10
1秒前
李健应助yuanice999采纳,获得30
2秒前
zhenzhen发布了新的文献求助10
3秒前
尊敬飞丹发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
幽默发卡完成签到,获得积分10
3秒前
哈哈发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
阿明发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
我是老大应助乔治哇采纳,获得10
6秒前
7秒前
Ganlou应助非非非凡采纳,获得30
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
EM发布了新的文献求助10
9秒前
哈尔发布了新的文献求助10
9秒前
乐乐应助小熊维尼采纳,获得10
11秒前
YQS完成签到,获得积分20
12秒前
筱唐完成签到,获得积分10
12秒前
秀丽安波完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
搜集达人应助surfing采纳,获得10
13秒前
13秒前
小红象发布了新的文献求助10
13秒前
自觉秋发布了新的文献求助10
14秒前
饱满绝施应助小玲仔采纳,获得10
14秒前
研友_GZ32mn发布了新的文献求助10
15秒前
CipherSage应助小宝爸爸采纳,获得10
15秒前
希望天下0贩的0应助哈哈采纳,获得10
15秒前
科目三应助暴躁的百褶裙采纳,获得10
15秒前
寻桃完成签到,获得积分0
15秒前
17秒前
syk应助酷炫的成风采纳,获得10
17秒前
高分求助中
Licensing Deals in Pharmaceuticals 2019-2024 3000
Cognitive Paradigms in Knowledge Organisation 2000
Effect of reactor temperature on FCC yield 2000
How Maoism Was Made: Reconstructing China, 1949-1965 800
Introduction to Spectroscopic Ellipsometry of Thin Film Materials Instrumentation, Data Analysis, and Applications 600
Promoting women's entrepreneurship in developing countries: the case of the world's largest women-owned community-based enterprise 500
Shining Light on the Dark Side of Personality 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3309390
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2942720
关于积分的说明 8510546
捐赠科研通 2617838
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1430566
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 664171
邀请新用户注册赠送积分活动 649319