基于XGBoost与可见-近红外光谱的煤矸识别方法

文献类型： 中文期刊

第一作者： 李瑞

作者： 李瑞;李博;王学文;刘涛;李廉洁;樊书祥

作者机构：

关键词： XGBoost;可见-近红外光谱;煤矸石分选;黑色背景;无损检测

期刊名称： 光谱学与光谱分析

ISSN： 1000-0593

年卷期： 2022 年 42 卷 009 期

页码： 2947-2955

收录情况： EI ; SCI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 煤矸智能识别是实现综放开采智能化亟待研发的新技术;可见-近红外光谱技术具有环保、实时等优势,满足煤矸智能分选的要求.为解决基于可见-近红外光谱的煤矸识别问题,引入在数据科学竞赛中表现出色的极端梯度提升树(XGBoost)算法.搭建可见-近红外光谱实验平台采集来自山西西铭、陕西神木、内蒙古巴隆图煤矿的块状煤与矸石样品在370~1049 nm波段的反射光谱;利用黑白校正、始末波段去除、SG卷积平滑和标准正态变量变换(SNV)对采集的原始光谱进行预处理,以减少光照不均、噪声以及光程差的影响.依据三个煤矿煤与矸石样品反射光谱的差异划分实验组和测试组,实验组差异微小,用于对比不同模型的性能,挑选最佳算法;测试组差异较明显,用于测试最佳算法在其他煤矿下的表现,检验算法对不同煤矿的适用性.在实验组的实验中,首先基于XGBoost算法建立煤与矸石分类模型,并引入常用的机器学习分类算法k近邻法(KNN)、随机森林(RF)、支持向量机(SVM)做对比,结果表明XGBoost的表现最佳,十折交叉验证的平均准确度(ACC10)、分类准确度(ACC)与AUC值分别达到0.9572,0.9705与0.9716,体现出较强的稳定性与分类能力.其次为降低数据维度减少模型运算量,使用递归特征选择(RFE)、连续投影算法(SPA)与竞争性自适应重加权算法(CARS)分别进行特征波长的选择并与上述四种分类算法结合构建简化分类模型,经测试RFE与XGBoost组合的简化模型表现最佳,ACC10,ACC与AUC值分别为0.9657,0.9803与0.9803且数据维度降至9,在降低数据维度的同时提高了模型的稳定性与分类能力.在测试组的实验中,基于优选出的XGBoost与RFE-XGB算法建立的模型,同样可以实现对其他矿区煤与矸石稳定精确地识别,且简化模型表现更好,与实验组结果一致.

分类号： TD94

  • 相关文献

[1]利用便捷式可见-近红外光谱仪和机器学习分辨霉变小麦及霉变程度. 贾文珅,吕浩林,张上,秦英栋,周巍. 2024

[2]哈姆林甜橙果实内在品质的可见-近红外漫反射光谱无损检测法. 毛莎莎,曾明,何绍兰,郑永强,易时来,王亮,赵旭阳,邓烈. 2010

[3]基于可见-近红外光谱技术研发便携式贝贝南瓜品质无损检测仪. 王加龙,马坤,高鹏,朱金芳,张平,黄凡. 2025

[4]基于可见–近红外光谱的水稻土全磷反演研究. 周鼎浩,薛利红,李颖,杨林章. 2014

[5]云计算的蚕豆虫害可见-近红外光谱分类. 夏吉安,杨余旺,曹宏鑫,韩晨,葛道阔,张文宇. 2018

[6]基于GADF变换和多尺度CNN的哈密瓜表面农药残留可见-近红外光谱判别方法. 喻国威,马本学,陈金成,党富民,李小占,李聪,王刚. 2021

[7]基于可见-近红外光谱技术的葡萄酒真伪鉴别的研究. 郭海霞,王涛,刘洋,吴海云,左月明,宋海燕,贺晋瑜. 2011

[8]基于加速度计的肉牛次级采食行为自动识别方法研究. 吕阳,李奇峰,丁露雨,马为红,高荣华,余礼根. 2021

[9]基于无人机高光谱遥感的冬小麦全氮含量反演. 杨欣,袁自然,叶寅,王道中,花可可,郭志彬. 2022

[10]一种基于指纹定位的高精度农田节点定位算法. 臧英凯,韩笑,陈金超,陈雯柏,吴华瑞,赵春江. 2023

[11]高光谱成像的多种类柑橘病虫药害叶片检测方法研究. 吴叶兰,管慧宁,廉小亲,于重重,廖禺,高超. 2022

[12]基于XGBoost的土壤含水量传感器温度补偿模型研究. 沈欣,吴勇,孟范玉,张赓,于景鑫,史凯丽. 2021

[13]基于Landsat 8数据的人工林地上生物量估测模型研究. 闫宇,邓焯,李斌,赵天忠. 2024

[14]神经网络集成在蚕茧无损检测中的应用. 杨光友,江金鱼,周国柱,胡兴明,叶楚华,吴辉. 2008

[15]基于乙醇含量的杨梅果实腐烂指数预测模型研究. 狄华涛,杨敬辉,陈宏州,肖婷,吴琴燕. 2012

[16]生鲜肉质量与安全无损检测关键技术研究. 郭志明,黄文倩,陈立平,张驰,李江波. 2012

[17]低场核磁共振结合主成分分析法快速检测掺假牛乳. 姜潮,韩剑众,范佳利,田师一. 2010

[18]哈密瓜坚实度的高光谱无损检测技术. 李锋霞,马本学,何青海,吕琛,王宝,田昊. 2013

[19]可见/近红外漫反射光谱无损检测甜柿果实硬度. 王丹,鲁晓翔,张鹏,李江阔. 2013

[20]高光谱图像信息检测玉米籽粒胚水分含量. 田喜,黄文倩,李江波,樊书祥,张保华. 2016

作者其他论文 更多>>

微信小程序