基于EMD的土壤有机质含量近红外光谱检测-农业机械学报.PDF

２０１０年 ９月 农 业 机 械 学 报 第 ４１卷 第 ９期 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１０．０９．０３７ 基于ＥＭＤ的土壤有机质含量近红外光谱检测 蔡剑华　王先春　 胡惟文 （湖南文理学院信息研究所，常德 ４１５０００） 　　【摘要】　以检测土壤有机质含量为例，探讨经验模态分解在土壤近红外光谱检测中的应用，提出了应用的原 理和步骤。用处理后的光谱计算了土壤中的有机质含量，并与九点平滑和小波变换方法的处理结果进行了对比分 析。结果表明：与传统的九点平滑处理结果相比，ＳＮＲ从 ３ｄＢ左右提高到 １０ｄＢ左右，原始信号与消噪信号之间的 ２ 标准差由２９７２降到０９０１；预测集的决定系数ｒ由０９４１０提高到０９８０３，预测均方根误差ＲＭＳＥＰ由０６７０２降 为０３０１１。证明了经验模态分解方法在光谱处理过程中的可靠性，提高了土壤有机质含量近红外光谱的定量分析 精度。 关键词：土壤有机质　检测　经验模态分解　近红外光谱　信噪比　去噪 中图分类号：Ｏ６５７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１０）０９０１８２０５ ＮｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄＳｐｅｃｔｒｕｍＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＳｏｉｌＯｒｇａｎｉｃＭａｔｔｅｒ ＣｏｎｔｅｎｔＢａｓｅｄｏｎＥｍｐｉｒｉｃａｌＭｏｄｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ＣａｉＪｉａｎｈｕａ　ＷａｎｇＸｉａｎｃｈｕｎ　ＨｕＷｅｉｗｅｎ （ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｔｓａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｄｅ４１５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔａｋｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｏｆｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＥＭＤ）ｆｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｏｉｌｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄ（ＮＩＲ）ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｐｅｃｔｒｕｍｕｓｉｎｇｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ａｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｓｔｅｐｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｔｈｅｎｔｈｅｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｎｏｉｓｅｄｓｐｅｃｔｒｕｍ，ａｎｄｉｔｗａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｆｒｏｍｔｈｅｎｉｎｅｐｏｉｎｔｓｍｏｏｔｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｗａｖｅｌｅｔｍｅｔｈｏｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅＳＮＲｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｆｒｏｍ３ｄＢｔｏ１０ｄＢ，ａｎｄｔｈｅｒｏｏｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅｅｒｒｏｒｏｆｂｅｔｗｅｅｎｒａｗ ｓｉｇｎａｌａｎｄｄｅｎｏｉｓｅｄｓｉｇｎａｌｗｅｒｅｒｅｄｕｃｅｄｔｏ０９０１ｆｒｏｍ２９７２．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｅｔ ｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｔｏ０９８０３ｆｒｏｍ０９４１０，ａｎｄｔｈｅＲＭＳＥＰｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｔｏ０３０１１ｆｒｏｍ０６７０２．Ｔｈｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈａｔＥＭＤｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｏｇｅｔｔｈｅｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＮＩＲｓｐｅｃｔｒｕｍ，ａｎｄｔｈｅＥＭＤｍｅｔｈｏｄｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｕｍｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　 Ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ，Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，Ｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，Ｎ