样本选择是模型转移的重要组成部分, 其目的是在主光谱和从光谱中选择合适的样本, 建立二者的转移模型, 使得从光谱的预测样本能通过转移模型校正成类似于主光谱的样本, 进而用主光谱的模型直接预测其浓度。 目前, 常用的样本选择算法有: Kennard-Stone 法 (KS法), SPXY法和SPXYE法。 根据上述算法的特点, 提出了一种新的样本选择方法: 加权SPXYE法(WSPXYE法), 进而将其用于选择合适的转移集样本。 WSPXYE同样先计算样本间的距离, 其距离有三个部分组成: 光谱(X)之间的归一化距离dxs, 浓度(y)之间的归一化距离dys, 以及校正误差(e)之间的归一化距离des。 其加权代数和dwspxye=αdxs+βdys+(1-α-β)des即为WSPXYE距离。 计算了WSPXYE距离之后, 可以根据其距离选择距离较大的样本作为转移集样本。 WSPXYE是Kennard-Stone法(KS法), SPXY法和SPXYE法的推广, 而KS法(α=1, β=0)、 SPXY法(α=0.5, β=0.5)以及SPXYE法(α=0.333, β=0.333)则是WSPXYE法的特例。 直接校正法(DS)、 有信息成分提取-典型相关分析法(CCA-ICE)作为模型转移算法验证了WSPXYE方法的效果。 结果显示, 与KS法、 SPXY法以及SPXYE法相比, WSPXYE法可以通过调节参数, 选择合适的样本, 获得较低的误差。

叶绿素作为参与植被光合作用最重要的色素, 是监测毛竹虫害的一项重要指标。 通过对不同光谱数据集进行波长筛选, 建立虫害胁迫下竹叶叶绿素含量的高光谱估算模型, 为利用高光谱遥感监测毛竹虫害提供理论依据。 试验在福建省毛竹生产基地顺昌县进行, 使用ASD FieldSpec 3光谱仪采集不同虫害程度竹叶光谱102条, 并利用SPAD-502叶绿素计测定相应叶片叶绿素含量。 通过对比不同虫害程度竹叶的光谱特征, 探测利用高光谱数据估算叶绿素含量的机理。 对竹叶原始光谱（OS）进行包络线去除（CR）、 一阶导数（FD）、 包络线去除一阶导数（CR-FD）变换, 分析不同光谱数据与叶绿素含量的相关性, 并利用连续投影算法（SPA）分别提取4种光谱的特征波长。 采用基于x-y距离结合的样本划分法（SPXY）和随机法对4种光谱数据集进行划分, 结合多元逐步回归（MSR）建立竹叶叶绿素含量估算模型, 分析光谱变换及样本划分对估算叶绿素含量的影响。 结果表明, 不同虫害程度竹叶光谱反射率差异明显, 主要表现为可见光波段范围内的“绿峰”和“红谷”的逐渐消失, “红边”斜率减小, 近红外波长反射率降低。 通过光谱变换可有效提升光谱与叶绿素含量的相关性, 其中CR-FD光谱与叶绿素含量在724 nm处的相关系数最大。 经连续投影算法提取的不同光谱数据集的特征波长集中分布在绿光、 红光、 “红边”位置, 多个被选择波长位于与叶绿素含量相关性较高的波长区（600~750 nm）。 基于SPXY样本划分法建立的MSR模型相比于随机样本划分法能显著提升叶绿素含量的估算精度, 其中R2和RPD平均提高0.1和0.5, RMSE平均降低0.7。 以CR-FD光谱特征波长结合SPXY样本划分法建立的多元逐步回归模型对竹叶叶绿素含量的估算精度最高, R2, RMSE和RPD分别为0.835, 2.604和2.364, 可对虫害胁迫下毛竹叶片叶绿素含量进行准确的估算。

可溶性固形物（SSC）是一种综合参数, 主要包括糖、 酸、 纤维素、 矿物质等成分, 对评价果实成熟度和品质具有重要意义, 影响果实口感、 风味及货架期。 西瓜可溶性固形物含量的无损快速检测对西瓜成熟度的确定、 贮藏及运输过程中西瓜内部品质监控具有十分重要的意义, 有助于提高西瓜生产效益和市场竞争力。 在西瓜可溶性固形物含量的快速无损近红外光谱检测中, 近红外漫透射的方式所需光源的能量大, 同时大功率透射会对水果的内部品质产生影响; 采用近红外漫反射方式的研究较少, 但漫反射采集所需的能量小, 有助于实现仪器小型便携化, 成本低, 同时避免透射引起的水果品质变化。 以小型西瓜为研究对象, 利用JDSU便携式近红外光谱仪采集西瓜样品瓜梗、 瓜脐、 赤道部位的近红外反射光谱, 在976, 1 186和1 453 nm附近有明显的吸收, 利用偏最小二乘回归定量分析方法建立西瓜可溶性固形物的近红外光谱无损预测模型。 首先, 采用光谱-理化值共生距离（SPXY）算法对西瓜不同检测部位的样品集进行划分, 以可溶性固形物含量为y变量, 光谱为x变量, 利用两种变量同时计算样品间距离, 以保证最大程度表征样本分布, 有效地覆盖多维向量空间, 增加样本间的差异性和代表性, 提高模型稳定性。 将西瓜样品划分为51个校正集和15个预测集, 校正集样本的SSC含量涵盖了预测集样本的SSC含量范围, 且变异系数均小于9%, 样品集划分合理, 有助于建立稳健可靠的预测模型。 其次, 对比分析西瓜瓜梗、 瓜脐、 赤道检测部位的近红外反射光谱与可溶性固形物含量之间的定量模型的预测精度, 结果得出西瓜赤道部位的反射光谱与可溶性固形物含量相关性较高, 预测效果较好, 预测集相关系数为0.629, 预测集均方根误差为0.49%。 对于不同检测部位获取的光谱信息所建立的近红外光谱SSC预测模型的精度问题, 一方面与光谱的采集方式有关, 另一方面与西瓜的产地、 品种、 成熟期等因素引起的其性状上的差异有关。 在模型建立过程中根据实际情况确定西瓜的检测部位。 最后, 为提高西瓜赤道部位近红外反射光谱与可溶性固形物含量之间的预测模型精度, 采用光谱预处理方法进行优化, 结果得出经标准归一化预处理后, 建立的偏最小二乘回归预测模型效果最佳, 预测集相关系数为0.864, 预测集均方根误差为0.33%, 模型相关性较好, 预测精度得到了很大提升。 研究结果表明, 近红外反射光谱检测小型西瓜赤道部位能很好预测其可溶性固形物含量, 为实际生产中近红外光谱无损快速检测西瓜可溶性固形物含量及小型便携式仪器研发提供了技术储备。

快速准确地检测水中矿物油的种类与含量对污染源及时排查和控制具有重要的意义, 而红外光谱分析技术检测水中矿物油具有高效、 快速、 无污染的优势。 为获得更加可靠的分析结果应用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)技术获取矿物油样品的光谱信息, 采用SPXY法划分样本集。 对偏最小二乘法(PLS)和迭代Bagging偏最小二乘法(IBPLS)这两种建立回归模型的方法进行对比分析, 还比较了采用Savitzky-Golay(SG)平滑方法与迭代Bagging偏最小二乘法(IBPLS)相结合和单一采用迭代Bagging偏最小二乘法建立回归模型的区别。 通过对预测回归曲线进行对比, 得出通过SG平滑的预测效果明显优于未做的。 而且采用SG平滑方法和IBPLS相结合的方法建立回归模型时, 汽油模型参数RMSEP为0.001 125 g·mL-1, r为0.992 5; 柴油模型参数RMSEP为0.001 384 g·mL-1 , r为0.989 3。

在近红外光谱PLS定量模型的建立过程中训练集样本的选取和潜变量数的确定是十分重要的。 因此, 该研究以橘叶中橙皮苷的含量检测为例, 分别比较了random sampling (RS), Kennard-Stone(KS), duplex, sample set partitioning based on joint x-y distance (SPXY) 四种训练集样本的选取方法对模型的影响, 以及留一交互验证法和蒙特卡罗法对潜变量数确定的影响。 结果表明, SPXY法选取的训练集建立的模型优于其他三种方法, 蒙特卡罗法能够较好地确定模型的潜变量数并有效地减少过拟合风险, 所建模型的交互验证均方根, 预测均方根及预测集相关系数分别为0.768 1, 0.736 9, 0.975 2。