中药材的鉴别

本文探讨了利用红外光谱数据对中药材进行种类鉴别的方法,通过数据预处理、特征降维(PCA)至2维,分析了K-Means聚类和DBSCAN聚类算法,以确定最优的3类聚类。展示了降维后的特征分布及聚类结果,揭示药材的光谱特性差异。

中药材的鉴别

数据预处理

导入数据:

先导入数据处理与可视化

#加载包
import numpy as np
import pandas as pd
from plotnine import*

import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
#中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

# notebook嵌入图片
%matplotlib inline
# 提高分辨率
%config InlineBackend.figure_format='retina'
# 忽略警告
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')

导入附件一数据

# 导入csv文件
data = pd.read_csv("C:/Users/lenovo/Desktop/data1.csv", encoding="utf-8", header = None)
# 打印数据前5行
data.head(5)

绘制各波段下药材吸光度折线图

# 绘制图形观察
plt.figure(dpi = 600,figsize = (24,8))
for i in range(1,data.shape[0]):
    plt.plot(data.iloc[0,:],data.iloc[i,:])
plt.title("红外光谱曲线图",fontsize=20)  # 图像标题
plt.xlabel("波数",fontsize=20)  # X轴标题
plt.ylabel("吸光度",fontsize=20)  # Y轴标题
plt.
### 数学建模中药材鉴别中的应用 #### 方法概述 数学建模通过构建定量描述药材特性的模型来辅助中药材鉴别工作。这些特性可以包括化学成分、物理性质以及生物活性等方面的数据。具体来说,可以通过多种数据分析手段实现这一目标: - **多变量统计分析**:通过对大量样本数据集进行处理,提取出能够有效区分不同种类药材的关键指标。例如,主成分分析(PCA)可以帮助减少维度并突出显示主要差异[^1]。 - **机器学习算法的应用**:采用监督或无监督的学习方式训练识别模式。对于已知类别标签的情况可选用支持向量机(SVM),随机森林(Random Forests)等分类器来进行精准判断;而在缺乏明确分组信息时,则可能更适合运用K-means聚类或者层次聚类(Hierarchical Clustering)[^2]。 - **深度神经网络(DNN)**:特别是卷积神经网络(CNN), 它们擅长于图像识别任务,在面对形态复杂且难以用传统方法测量其特征参数的情况下尤为有用。比如根茎类植物切片显微结构图象的自动解析就非常适合此类技术介入研究[^3]。 #### 实际案例分享 一项针对某特定区域野生黄芪资源调查的研究中,研究人员收集了来自多个产地共计数百份样品,并对其进行了全面检测获取一系列理化属性值作为输入变量。之后利用上述提到的支持向量机和支持向量回归两种工具建立了预测模型,最终实现了对未知来源个体所属地理分布区间的高效推断。这不仅有助于保护珍稀物种免遭非法采挖破坏,同时也为后续开发利用提供了科学依据[^4]。 另一项工作中则探索了基于近红外光谱(NIR Spectroscopy)快速定性和半定量测定丹参酮含量的新途径。借助偏最小二乘法(Partial Least Squares Regression, PLSR)建立校正方程并与实验实测结果对比验证准确性良好,从而大大缩短了检验周期提高了工作效率[^5]。 ```python from sklearn import svm import numpy as np # 假设X_train是训练集中每种药材对应的特征矩阵,Y_train为其对应的真实标签 clf = svm.SVC() clf.fit(X_train, Y_train) # 对新采集到的一批待鉴定材料执行预测操作 predictions = clf.predict(new_samples) ```
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