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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/40277
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Title: Correção do efeito da umidade em espectros NIR empregando EPO para o desenvolvimento de modelos PLS-DA para discriminação de madeiras
Authors: Kunze, Daniele Cristina Gomes da Cunha
Orientador(es):: Braga, Jez Willian Batista
Coorientador(es):: Pastore, Tereza Cristina Monteiro
Assunto:: Madeira - discriminação
Espectroscopia de infravermelho próximo
Ortogonalização dos parâmetros externos
Madeira - umidade
Issue Date: 22-Mar-2021
Citation: KUNZE, Daniele Cristina Gomes da Cunha. Correção do efeito da umidade em espectros NIR empregando EPO para o desenvolvimento de modelos PLS-DA para discriminação de madeiras. 2020. xvi, 69 f., il. Dissertação (Mestrado em Química)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.
Abstract: O comércio ilegal madeireiro é um problema de âmbito mundial cuja fiscalização carece de métodos de identificação de espécies de madeira que sejam confiáveis e de uso simples. Nesse contexto, a espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS, do inglês near infrared spectroscopy) vem mostrando ser uma técnica bastante promissora. Se trata de uma técnica que permite a análise em campo e que, quando em conjunto com o modelo de mínimos quadrados parciais para análise discriminante (PLS-DA, do inglês partial least squares for discriminant analysis) teve sua eficácia demonstrada para identificação de diferentes espécies florestais produtoras de madeira em condições de umidade controladas. Entretanto, o fato da umidade das amostras utilizadas na fase de treinamento ter que ser aproximadamente a mesma das amostras que serão analisadas em rotina tem restringido a aplicabilidade do modelo. A ortogonalização dos parâmetros externos (EPO, do inglês external parameter orthogonalisation) é uma ferramenta matemática que vem se mostrando eficaz na correção do efeito da umidade em amostras de origem orgânica. Portanto, a presente dissertação teve como objetivo principal avaliar a utilização do EPO para correção da interferência da umidade nos espectros de madeira afim de minimizar esse problema em modelos de discriminação de amostras de cinco espécies florestais anatomicamente semelhantes (Carapa guianensis Aubl., Cedrela odorata L., Erisma uncinatum Warm., Micropholis melinoniana Pierre e Swietenia macrophylla King) com teores de umidade diferentes daquelas utilizadas para criar o modelo. Como resultado, teve-se que a correção dos espectros por EPO levou à minimização da diferença espectral causada pelo efeito da umidade. Com isso, as taxas de amostras com resultados indefinidos em modelos de discriminação diminuíram substancialmente. Em uma das condições analisadas, a taxa passou de 79,6 para 14,3% em amostras com teor de umidade menor que as utilizadas para criar o modelo, e de 71,4 para 10,2% em amostras com teor de umidade maior. Essa diminuição no número de outliers permite uma maior confiabilidade das taxas de eficiência e real capacidade de discriminação do modelo para amostras de madeira com teores de umidade diferentes. Além disso, a discriminação de amostras com teor de umidade mais elevado se provou eficaz quando teve seus espectros corrigidos por EPO. Tal resultado permite a discriminação confiável e eficaz de amostras de madeira sem a interferência da umidade e possibilita a implementação de uma ferramenta de fiscalização rápida, relativamente econômica e de fácil manuseio.
Abstract: Illegal timber trade is a worldwide problem whose control needs reliable and simple-to-use identification methods of species found in trade. In this context, Near Infrared Spectroscopy (NIRS) has proven to be a very promising technique. It allows field analysis and when combined with the partial least squares for discriminant analysis (PLS-DA) is effective in identifying different species of wood, although the samples have to be under controlled moisture conditions. However, the fact that the moisture of the samples used in the training phase has to be approximately the same of the ones analyzed in routine analysis has restricted the applicability of the model. External parameter orthogonalization (EPO) is a mathematical tool that has shown to be effective in the correction of the effect of moisture in organic samples. Therefore, this dissertation aimed to evaluate the use of EPO to correct the interference of moisture in wood spectra to minimize this problem. Furthermore, the correction was tested in samples of five wood species (Carapa guianensis Aubl., Cedrela odorata L., Erisma uncinatum Warm., Micropholis melinoniana Pierre e Swietenia macrophylla King) in different moisture levels than those used to create the model. As a result, it showed that spectra correction by EPO led to the minimization of the spectral difference caused by the effect of moisture. Consequently, sample rates with undefined results in discrimination models decreased substantially. Under one of the conditions analyzed, this rate decreased from 79.6 to 14.3% in samples with lower moisture content than those used to create the model. For samples with higher moisture content, it decreased from 71.4 to 10.2%. This decrease in the number of outliers gives the model a greater reliability in its efficiency rate and real capability for discrimination of wood samples in different moisture conditions. In addition, discrimination of samples with higher moisture content proved to be effective when their spectra were corrected by EPO. This result allows a reliable and effective discrimination of wood samples without the interference of humidity and enables the implementation of an inspection method that is fast, relatively cheap, and easy to handle.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2020.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação de Apoio a Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF).
Appears in Collections:IQ - Mestrado em Química (Dissertações)

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