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基于径向基函数神经网络的荧光光谱技术在菌种识别中的应用

武浩 朱拓 孔艳 陈卫 杨建磊

基于径向基函数神经网络的荧光光谱技术在菌种识别中的应用

武浩, 朱拓, 孔艳, 陈卫, 杨建磊
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  • 对嗜酸乳杆菌、变异链球菌和保加利亚乳杆菌这三种菌的荧光光谱进行研究,发现在紫外光的激励下,益生菌溶液发出荧光.在最佳激发波长290 nm的激励下,荧光峰值在300—650 nm范围内.采用小波变换对测得的150组光谱数据进行压缩,压缩后每组数据由原来的1341个点减少为168个点,既保留了原图谱的特征,又提高了神经网络的处理速度.径向基函数神经网络方法对压缩后的数据进行研究,对每种菌的40组实验数据进行训练,在此基础上对30组未知数据进行识别.结果表明经过训练之后,径向基函数神经网络能够准确预测未知菌种.
    • 基金项目: 江苏省博士后基金(批准号:0802021C)、中国博士后科学基金(批准号:20080440153)和国家高技术研究发展计划(批准号:2007AA10Z353 )资助的课题.
    [1]

    [1]Yang J, Pan X H, Zheng Y Y, Dong M Z, Xiao P, Ye Y W, Zhong W J 2000 Shanghai J. Prev. Med. 12 73 (in Chinese) [杨隽、 潘喜华、 郑勇英、 董妙珠、 肖萍、 叶于薇、 仲伟鉴 2000 上海预防医学杂志 12 73]

    [2]

    [2]Li Q, Zhang S C, Zeng X Y, Zhang T T 2004 Food Res. Dev. 25 106 (in Chinese) [李琴、 张世春、 曾晓燕、 张铁涛 2004 食品研究与开发 25 106]

    [3]

    [3]Wei H, Liu C M, Cheng B C, Xu F 2007 Food Sci. 28 618 (in Chinese) [魏华、 刘春梅、 程波财、 徐峰 2007 食品科学 28 618]

    [4]

    [4]Hu X Z 2001 Shanghai Med. Pham. J. 22 356 (in Chinese) [胡学智 2001 上海医药 22 356]

    [5]

    [5]Guo X H 2002 Foundation and Application of Probiotics (Beijing: Beijing Scientific and Technical Publishers) (in Chinese) [郭兴华 2002 益生菌基础与应用 (北京: 北京科学技术出版社)]

    [6]

    [6]Zhang G 2007 Lactic Acid Bacteria—Basis, Technology and Application (Beijing: Chemical Industry Press) (in Chinese) [张刚 2007 乳酸细菌——基础、 技术和应用(北京: 化学工业出版社)]

    [7]

    [7]Zhang L, Tan B P, Mai K S, Ai Q H, Zhang W B, Xu W 2008 Period. Ocean Univ. Chin. 38 225 (in Chinese) [张玲、 谭北平、 麦康森、 艾庆辉、 张文兵、 徐玮 2008 中国海洋大学学报 38 225]

    [8]

    [8]Li H B, Song X L, Wei S, Li Y, Lan P 2008 Ocean Limin Sin. 39 374 (in Chinese) [李海兵、 宋晓玲、 韦嵩、 李赟、 兰萍 2008 海洋与湖沼 39 374]

    [9]

    [9]Liu Y, Song C Y, He W L, Luo X S, Lu J, Ni X W 2007 Acta Phys. Sin. 56 2962 (in Chinese) [刘莹、 宋春元、 何文亮、 骆晓森、 陆建、 倪晓武 2007 物理学报 56 2962]

    [10]

    ]Liu Y, Ni X W 2009 Acta Phys. Sin. 58 3572 (in Chinese) [刘莹、 倪晓武 2009 物理学报 58 3572]

    [11]

    ]Zhang J F, Hu S S 2007 Acta Phys. Sin. 56 713 (in Chinese) [张军峰、 胡寿松 2007 物理学报 56 713]

    [12]

    ]Cheng L, Ding X L, Liu Z G, Pan Q L, Chu X L, Feng S L 2007 Acta Phys. Sin. 56 6894 (in Chinese) [程琳、 丁训良、 刘志国、 潘秋丽、 初学莲、 冯松林 2007 物理学报 56 6894]

    [13]

    ]Chin R C, Mayo M W, Hallidy W, Salazar N, Cruce C 1996 SPIE 2836 158

    [14]

    ]Stephan D, Jrg M L, Rainer R, Jürgen R 1998 Marine Chem. 62 137

    [15]

    ]Héctor E G, Landulfo S J, Renato A Z, Marcos T T P 2003 J. Fluorensc. 13 489

    [16]

    ]Elliott S, Lead J R, Baker A 2006 Anal. Chim. Acta 564 219

    [17]

    ]Research and Development Center of Feisi Science and Technology Products  2005 Neural Networks and Realized by Matlab7 (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) (in Chinese) [飞思科技产品研发中心 2005 神经网络理论与Matlab7实现 (北京: 电子工业出版社)]

    [18]

    ]Dong C H 2007 Matlab Neural Networks and Application(2nd Ed.) (Beijing: National Defense Industry Press)  (in Chinese) [董长虹 2007 Matlab神经网络与应用 (第二版) (北京: 国防工业出版社)]

    [19]

    ]Ma S M, Liu S D, Zhang Z Y, Fan G Q 2005 Spectrosc. Spectr. Anal. 25 874 (in Chinese) [马书民、 刘思东、 张卓勇、 范国强 2005 光谱学与光谱分析 25 874]

    [20]

    ]Li Y B, Huang X Y, Sha M, Meng X S 2001 Chin. J. Chromat. 19 112 (in Chinese) [李一波、 黄小原、 沙明、 孟宪生 2001 色谱 19 112]

    [21]

    ]Yu X H, Zhang Z Y, Ma Q, Fan G Q 2007 Spectrosc. Spectr. Anal. 27 481 (in Chinese) [于晓辉、 张卓勇、 马群、 范国强 2007 光谱学与光谱分析 27 481]

    [22]

    ]Wang K, Zhang H, Chang S J, Shen J Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 3613 (in Chinese) [王凯、 张会、 常胜江、 申金媛 2007 物理学报 56 3613]

    [23]

    ]Zhang H P, Zhao J B, Yang Z L 2003 Comput. Modern. 99 600 (in Chinese) [张海鹏、 赵景波、 杨占录 2003 计算机与现代化 99 600]

  • [1]

    [1]Yang J, Pan X H, Zheng Y Y, Dong M Z, Xiao P, Ye Y W, Zhong W J 2000 Shanghai J. Prev. Med. 12 73 (in Chinese) [杨隽、 潘喜华、 郑勇英、 董妙珠、 肖萍、 叶于薇、 仲伟鉴 2000 上海预防医学杂志 12 73]

    [2]

    [2]Li Q, Zhang S C, Zeng X Y, Zhang T T 2004 Food Res. Dev. 25 106 (in Chinese) [李琴、 张世春、 曾晓燕、 张铁涛 2004 食品研究与开发 25 106]

    [3]

    [3]Wei H, Liu C M, Cheng B C, Xu F 2007 Food Sci. 28 618 (in Chinese) [魏华、 刘春梅、 程波财、 徐峰 2007 食品科学 28 618]

    [4]

    [4]Hu X Z 2001 Shanghai Med. Pham. J. 22 356 (in Chinese) [胡学智 2001 上海医药 22 356]

    [5]

    [5]Guo X H 2002 Foundation and Application of Probiotics (Beijing: Beijing Scientific and Technical Publishers) (in Chinese) [郭兴华 2002 益生菌基础与应用 (北京: 北京科学技术出版社)]

    [6]

    [6]Zhang G 2007 Lactic Acid Bacteria—Basis, Technology and Application (Beijing: Chemical Industry Press) (in Chinese) [张刚 2007 乳酸细菌——基础、 技术和应用(北京: 化学工业出版社)]

    [7]

    [7]Zhang L, Tan B P, Mai K S, Ai Q H, Zhang W B, Xu W 2008 Period. Ocean Univ. Chin. 38 225 (in Chinese) [张玲、 谭北平、 麦康森、 艾庆辉、 张文兵、 徐玮 2008 中国海洋大学学报 38 225]

    [8]

    [8]Li H B, Song X L, Wei S, Li Y, Lan P 2008 Ocean Limin Sin. 39 374 (in Chinese) [李海兵、 宋晓玲、 韦嵩、 李赟、 兰萍 2008 海洋与湖沼 39 374]

    [9]

    [9]Liu Y, Song C Y, He W L, Luo X S, Lu J, Ni X W 2007 Acta Phys. Sin. 56 2962 (in Chinese) [刘莹、 宋春元、 何文亮、 骆晓森、 陆建、 倪晓武 2007 物理学报 56 2962]

    [10]

    ]Liu Y, Ni X W 2009 Acta Phys. Sin. 58 3572 (in Chinese) [刘莹、 倪晓武 2009 物理学报 58 3572]

    [11]

    ]Zhang J F, Hu S S 2007 Acta Phys. Sin. 56 713 (in Chinese) [张军峰、 胡寿松 2007 物理学报 56 713]

    [12]

    ]Cheng L, Ding X L, Liu Z G, Pan Q L, Chu X L, Feng S L 2007 Acta Phys. Sin. 56 6894 (in Chinese) [程琳、 丁训良、 刘志国、 潘秋丽、 初学莲、 冯松林 2007 物理学报 56 6894]

    [13]

    ]Chin R C, Mayo M W, Hallidy W, Salazar N, Cruce C 1996 SPIE 2836 158

    [14]

    ]Stephan D, Jrg M L, Rainer R, Jürgen R 1998 Marine Chem. 62 137

    [15]

    ]Héctor E G, Landulfo S J, Renato A Z, Marcos T T P 2003 J. Fluorensc. 13 489

    [16]

    ]Elliott S, Lead J R, Baker A 2006 Anal. Chim. Acta 564 219

    [17]

    ]Research and Development Center of Feisi Science and Technology Products  2005 Neural Networks and Realized by Matlab7 (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) (in Chinese) [飞思科技产品研发中心 2005 神经网络理论与Matlab7实现 (北京: 电子工业出版社)]

    [18]

    ]Dong C H 2007 Matlab Neural Networks and Application(2nd Ed.) (Beijing: National Defense Industry Press)  (in Chinese) [董长虹 2007 Matlab神经网络与应用 (第二版) (北京: 国防工业出版社)]

    [19]

    ]Ma S M, Liu S D, Zhang Z Y, Fan G Q 2005 Spectrosc. Spectr. Anal. 25 874 (in Chinese) [马书民、 刘思东、 张卓勇、 范国强 2005 光谱学与光谱分析 25 874]

    [20]

    ]Li Y B, Huang X Y, Sha M, Meng X S 2001 Chin. J. Chromat. 19 112 (in Chinese) [李一波、 黄小原、 沙明、 孟宪生 2001 色谱 19 112]

    [21]

    ]Yu X H, Zhang Z Y, Ma Q, Fan G Q 2007 Spectrosc. Spectr. Anal. 27 481 (in Chinese) [于晓辉、 张卓勇、 马群、 范国强 2007 光谱学与光谱分析 27 481]

    [22]

    ]Wang K, Zhang H, Chang S J, Shen J Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 3613 (in Chinese) [王凯、 张会、 常胜江、 申金媛 2007 物理学报 56 3613]

    [23]

    ]Zhang H P, Zhao J B, Yang Z L 2003 Comput. Modern. 99 600 (in Chinese) [张海鹏、 赵景波、 杨占录 2003 计算机与现代化 99 600]

  • [1] 胡耀华, 刘艳, 穆鸽, 秦齐, 谭中伟, 王目光, 延凤平. 基于多模光纤散斑的压缩感知在光学图像加密中的应用. 物理学报, 2020, 69(3): 034203. doi: 10.7498/aps.69.20191143
    [2] 王凤阳, 胡仁志, 谢品华, 王怡慧, 陈浩, 张国贤, 刘文清. 基于同步光解的OH自由基标定方法研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200153
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-06-02
  • 修回日期:  2009-08-03
  • 刊出日期:  2010-04-15

基于径向基函数神经网络的荧光光谱技术在菌种识别中的应用

  • 1. 江南大学理学院,无锡 214122
    基金项目: 

    江苏省博士后基金(批准号:0802021C)、中国博士后科学基金(批准号:20080440153)和国家高技术研究发展计划(批准号:2007AA10Z353 )资助的课题.

摘要: 对嗜酸乳杆菌、变异链球菌和保加利亚乳杆菌这三种菌的荧光光谱进行研究,发现在紫外光的激励下,益生菌溶液发出荧光.在最佳激发波长290 nm的激励下,荧光峰值在300—650 nm范围内.采用小波变换对测得的150组光谱数据进行压缩,压缩后每组数据由原来的1341个点减少为168个点,既保留了原图谱的特征,又提高了神经网络的处理速度.径向基函数神经网络方法对压缩后的数据进行研究,对每种菌的40组实验数据进行训练,在此基础上对30组未知数据进行识别.结果表明经过训练之后,径向基函数神经网络能够准确预测未知菌种.

English Abstract

参考文献 (23)

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