IPSO-BP木材絕干密度近紅外光譜預測模型

于 雷， 陳金浩， 李龍飛， 李 超 ， 張怡卓

東北林業大學機電工程學院， 黑龍江 哈爾濱 150040

引 言

木材密度是木材的重要物理性能指標， 與木材力學性能有著密切的聯系。 木材密度可分為基本密度、 氣干密度和絕干密度， 三種密度之間可以通過公式相互轉換。 其中， 絕干狀態下的樣本質量和體積相對穩定， 絕干密度測試結果更精確。 木材密度的檢測方法有稱重法、 機械力密度檢測法和射線密度檢測法[1]。 傳統稱重法測量結果準確， 但是操作過程復雜， 耗時長； 機械力密度檢測法快速有效， 但屬于破壞性實驗； 射線密度檢測方法能夠快速無損檢測木材密度， 但是實驗環境要求嚴格， 射線會對操作人員產生危害。

近紅外光譜分析技術具有操作過程簡單、 方便、 時間快且無損等優點， 近年來已被應用到木材密度檢測中[2-4]。 Alves利用近紅外光譜建立了海岸松和落葉松密度的偏最小二乘法回歸模型[5]。 Isik結合近紅外分析與最小二乘支持向量機建立了木材密度、 力學強度的快速預測[6]。 Takkaaki運用近紅外光譜分析出影響木材密度的敏感光譜波點， 并運用偏最小二乘建立了不同含水率下的木材密度預測模型[7]。 李耀翔等研究楓樺木材密度時， 探討了小波壓縮的近紅外光譜處理方法， 并利用偏最小二乘回歸方法對數據進行了建模[8]。 盡管國內外學者已經開展木材密度的近紅外光譜預測方法研究， 但是， 多數研究是在含水率一定條件下建立的木材密度預測模型， 此外， 在建模過程由于缺少合理的樣本集優選、 光譜預處理、 特征優選以及非線性建模等環節， 木材密度建模精度有待于進一步提升。……