Hyperspectral technique combined with deep learning algorithm for detection of compound heavy metals in lettuce

高光谱成像 人工智能 均方误差 模式识别(心理学) 深度学习 相关系数 小波变换 小波 支持向量机 数学 化学 计算机科学 算法 机器学习 统计
作者
Xin Zhou,Sun Jun,Yan Tian,Bing Lu,Yingying Hang,Quansheng Chen
出处
期刊:Food Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:321: 126503-126503 被引量:109
标识
DOI:10.1016/j.foodchem.2020.126503
摘要

The aim of this research was to develop a deep learning method which involved wavelet transform (WT) and stack convolution auto encoder (SCAE) for extracting compound heavy metals detection deep features of lettuce leaves. WT was used to decompose the visible-near infrared (400.68-1001.61 nm) hyperspectral image of lettuce sample in the multi-scale transform to acquire the optimal wavelet decomposition layers of cadmium (Cd) and lead (Pb) content prediction, and then using SCAE to perform deep feature learning on spectral data under optimal wavelet decomposition layer. Support vector machine regression (SVR) models established by the deep features obtained by WT-SCAE achieved reasonable performance with coefficient of determination for prediction (Rp2) of 0.9319, root mean square error for prediction (RMSEP) of 0.04988 mg/kg and the relative percent different (RPD) of 3.187 for Cd content, and with Rp2 of 0.9418, RMSEP of 0.04123 mg/kg and RPD of 3.214 for Pb content. The results of this study confirmed the great potential for detecting compound heavy metals by the combination of hyperspectral technique and deep learning algorithm.

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