Integrating portable NIR spectrometry with deep learning for accurate Estimation of crude protein in corn feed

预处理器 近红外光谱 计算机科学 分光计 高光谱成像 人工智能 数据预处理 模式识别(心理学) 生物系统 光学 物理 生物
作者
Jing Liang,Bin Wang,Xiaoxuan Xu,Jing Xu
出处
期刊:Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy [Elsevier BV]
卷期号:314: 124203-124203 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.saa.2024.124203
摘要

This study investigates the challenges encountered in utilizing portable near-infrared (NIR) spectrometers in agriculture, specifically in developing predictive models with high accuracy and robust generalization abilities despite limited spectral resolution and small sample sizes. The research concentrates on the near-infrared spectra of corn feed, utilizing spectral processing techniques and CNNs to precisely estimate crude protein content. Five preprocessing methods were implemented alongside two-dimensional (2D) correlation spectroscopy, resulting in the development of both one-dimensional (1D) and 2D regression models. A comparative analysis of these models in predicting crude protein content demonstrated that 1D-CNNs exhibited superior predictive performance within the 1D category. For the 2D models, CropNet and CropResNet were utilized, with CropResNet demonstrating more accurate and superior predictive capabilities. Overall, the integration of 2D correlation spectroscopy with suitable preprocessing techniques in deep learning models, particularly the 2D CropResNet, proved to be more precise in predicting the crude protein content in corn feed. This finding emphasis the potential of this approach in the portable spectrometer market.
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