[發明專利]模擬退火-遺傳算法的光譜特征區間選擇及光譜加密方法

有效

• 申請號: 201510439116.X
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN105046003B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 徐廣晉;王家俊;李斌;張健;陶鷹;付磊;楊仁禮;李慧;張耀;孔維玲;李慶華
• 申請（專利權）人: 王家俊
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了模擬退火?遺傳算法的光譜特征區間選擇及光譜加密方法，它涉及GC?MS圖譜及近紅外光譜分析技術領域。它的具體方法為：將模擬退火算法的核心思想Metropolis接收準則引入遺傳算法中的基因交換、變異算子中，采用模擬退火?遺傳算法對GC?MS圖譜特征區間進行選擇，然后對指定的GC?MS圖譜和近紅外光譜整個區域加密。通過對近紅外光譜圖像的關鍵特征區間添加偽信號來實現數據加密防止光譜實驗數據泄露。

技術領域：

本發明涉及模擬退火-遺傳算法的光譜特征區間選擇及光譜加密方法，屬于GC-MS圖譜及近紅外光譜分析技術領域。

背景技術：

隨著信息技術的高速發展，數據安全已經成為信息安全領域一個重要的課題。當今近紅外光譜儀器因具有快速和非損壞性檢測、操作成本低、無需復雜預處理等特點，已被廣泛應用于復雜樣品化學成分測定中，光譜儀器和化學計量法相結合的技術是公認的分析和檢測復雜樣品的重要手段之一。其光譜特性與有機物的類型和含量高度相關，因此被廣泛應用于藥品、食品行業，如運用近紅外光譜分析技術檢測煙草、蘋果等的多種理化指標。

光譜數據中不同類型的譜峰信號往往對應某個位置的具體物質特性，譜峰信號的強度又與此物質的組成成分、物理化學性質等緊密相關，譜峰信號包含了大量該物質定性定量相關信息。在光譜數據處理中，檢測和分析譜峰信號是我們的工作重點，同時針對光譜關鍵區域進行保護是對光譜圖像加密的一種方法。而這些實驗數據常常在網絡上傳輸很有可能帶來數據泄露的風險，因此針對近紅外光譜這種實驗數據的特征區間采取加密技術能夠有效保證實驗數據的安全性和準確性。

發明內容：

針對上述問題，本發明要解決的技術問題是提供模擬退火-遺傳算法的光譜特征區間選擇及光譜加密方法。

本發明模擬退火-遺傳算法的光譜特征區間選擇及光譜加密方法。它的具體方法為：將模擬退火算法的核心思想Metropolis接收準則引入遺傳算法中的基因交換、變異算子中，采用模擬退火-遺傳算法對GC-MS圖譜特征區間進行選擇，然后對指定的GC-MS圖譜和近紅外光譜整個區域加密。

作為優選，所述的GC-MS圖譜特征區間選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、基因編碼，將GC-MS圖譜區間劃分為用k個0/1基因來表示的k個子區間組合；

S2、種群初始化，根據染色體數(popsize)隨機產生初始種群；

S3、適應度函數，采用交互驗證均方根誤差(RMSECV)作為個體的適應度函值，RMSECV值越小，表示模型預測能力越好，即(1)式表示適應度目標函數，得到目標函數為式(2)；

f(x_k)＝minRMSECV (1)

S4、遺傳操作，本發明采用根據Metropolis準則執行遺傳操作；

a、選擇算子根據群體的適應度值，選擇適應度高的個體淘汰適應度低的個體；

b：采用單點交叉操作，即開始字符到交換點之間的基因參與交換過程，基因交換個體數由交換概率P_c控制，交叉算子從父輩群體中隨機選擇父輩個體P_i，通過基因交叉產生子代新個體C_i，分別計算他們的適應度值fP_i和fC_i，按照Metropolis準則判斷是否接受新產生的個體；具體判斷過程如下：

i、如果fP_i＜fC_i，接受新解，用C_i代替P_i；