[發明專利]用于光譜校正的水干擾估計

有效

• 申請號: 201580041877.8
• 申請日: 2015-07-30
• 公開（公告）號: CN106716109B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: K·賈奇;G·安德森;P·鄒
• 申請（專利權）人: 史密斯探測公司
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;G01N21/3577
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;羅攀

一種方法，該方法包括分解訓練集獲得含有多個主成分向量的主成分矩陣。該方法還包括通過遞增地提供指示所選主成分向量對于所選子區域的權重的系數而可變地拒絕與所選的所述多個主成分向量之一不對應的部分樣本光譜向量。校正的光譜向量可通過以下操作而被獲取：排除子區域的所述樣本光譜向量和相應的主成分向量；將所述樣本光譜向量與針對非排除的子區域的主成分矩陣相乘；提供預測干擾向量；以及從所述樣本光譜向量減去所述預測干擾向量。

背景技術

一般來說，紅外(IR)光譜(這是廣義的定義，包括但不限于：近紅外(NIR)、中紅外(MIR)、和遠紅外(FIR))是基于分子振動及轉動模式，以及組合和泛音頻段。因為摩爾吸光系數在電磁頻譜的近紅外(NIR)區可以非常小，近紅外輻射通常可以穿透很遠的樣本(例如，相比于中紅外(MIR)輻射)。因此，紅外光譜技術(如漫反射NIR光譜和傅立葉變換紅外光譜(FTIR))對于探測散裝材料(bulk material)而言是非常有用的。此外，NIR光譜通常需要有限的樣本制備或不需要的樣本制備。近紅外光譜(NIRS)可用于材料表征和分子分析應用，諸如制藥、醫療診斷、神經病學、神經影像學、新生兒研究、泌尿學、食品和化學品的質量控制、燃燒產物分析、運動醫學、體育科學、體育訓練、人體工程學、康復，等等。

發明內容

描述了一種使用例如傅立葉變換紅外光譜(FTIR)系統進行樣本檢測的系統和技術。例如，一種方法包括分解訓練集以獲得具有多個主成分向量的主成分矩陣。該方法還包括通過遞增地執行以下操作而可變地拒絕與所選的所述多個主成分向量之一不對應的部分樣本光譜向量：選擇子區域的所述樣本光譜向量和相應子區域的所選主成分向量；以及將所選子區域的所述樣本光譜向量與相應子區域的所選主成分向量相乘，以提供指示所選主成分向量對于所選子區域的權重的系數。該方法還包括基于所述遞增地提供的系數，排除子區域的所述樣本光譜向量和相應的主成分向量；將所述樣本光譜向量與針對非排除的子區域的主成分矩陣相乘，以提供表示所述主成分矩陣的貢獻的權重向量；將所述權重向量主乘以所述主成分矩陣，以提供預測干擾向量；以及從所述樣本光譜向量減去所述預測干擾向量，以提供校正的光譜向量。

本發明內容還以一種簡化的形式提供了選擇理念，而該選理念將在在下面的詳細描述進行進一步詳細描述。本發明內容不旨在定義所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也不打算作為幫助確定所要求保護的主題的范圍。

附圖說明

將參考附圖進行詳細描述。

圖1是水蒸氣的傅立葉變換紅外光譜(FTIR)汽相譜圖。

圖2是含有水的樣本混合物的光譜圖以及針對一定量的水蒸氣進行了校正的校正光譜圖。

圖3是根據本公開示例性實施的第一主成分的滑動窗口估計圖。

圖4是根據本公開示例性實施的含有水的樣本混合物的光譜圖以及針對一定量的水蒸氣進行了校正的校正光譜圖。

圖5是用于估計FTIR光譜的水干擾和校正樣本混合物中水存在的過程的流程圖。

具體實施方式

包括諸如傅里葉變換紅外光譜等(FTIR)的紅外光譜的光學光譜技術可以在用于用來驗證樣本中分析物的存在的檢測工具中實施，所述分析物包括但不限于危險或違禁品(如炸藥、毒品、生物毒素、化學戰劑等)。存在或不存在某些分析物(例如，通過光譜分析表示)可能會由于樣本混合物中的干擾物質的存在而被掩蓋。例如，水蒸汽可以是FTIR汽相光譜的干擾源。圖1示出了水蒸氣的FTIR汽相譜圖。環境因素(如水蒸汽)可以存在于定量分析工具(例如，光譜儀)的氣囊(gas cell)中，可以在樣本的吸收光譜中呈現正面和負面的頻帶(bands)。這些因素可能會負面影響識別和量化庫化合物(library compounds)的能力的。對這些環境因素進行過度補償或較低補償同樣會提供有用的置信區間以外的數據。