[發(fā)明專利]一種質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理中譜峰位置檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610031234.1
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105718723B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田地;鄭瀛;范潤龍;龍濤;邱春玲;張玉海
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 王立文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及質(zhì)譜數(shù)據(jù)預處理以及信息提取方法，特別涉及一種基于連續(xù)小波變換的質(zhì)譜譜峰位置檢測方法。

背景技術(shù)

質(zhì)譜法以其高靈敏度、高分辨率等優(yōu)點成為一種應用廣泛的分析技術(shù)。質(zhì)譜計產(chǎn)生原始譜圖數(shù)據(jù)后，需要利用算法進行精確的譜峰位置和強度的檢測，以獲取樣品的成分和結(jié)構(gòu)信息。譜峰位置的檢測結(jié)果直接影響著質(zhì)譜計的靈敏度和精度。目前常用的尋峰方法包括直接比較法、導數(shù)法、曲線擬合和連續(xù)小波變換法(以下簡稱:CWT)等。直接比較法和導數(shù)法對譜圖噪聲和背景敏感，而曲線擬合法只能提取若干單峰的信息，不具備全譜尋峰能力。

CWT采用特定小波基函數(shù)的伸縮和平移來分解譜圖,將譜圖由時域轉(zhuǎn)換到小波域，形成一個二維的小波系數(shù)矩陣，利用小波系數(shù)矩陣進行譜峰檢測。該方法具有準確率高和多尺度分辨的優(yōu)點，并且對噪聲和背景有較強抑制能力。目前CWT法尋峰通常的做法是：在小波系數(shù)矩陣中采用簡單的局部比較方式搜索局部極大值確定脊點，將不同尺度上的脊點連接形成脊線，通過脊線確定譜峰位置。該方法單純根據(jù)小波系數(shù)確定譜峰位置，在進行微弱譜峰檢測時，易受到噪聲干擾，存在誤檢率上升的問題。譜峰重疊時，強峰會對弱峰的小波系數(shù)產(chǎn)生嚴重影響，導致弱峰處的局部極值減弱，甚至成為負值，此時無法實現(xiàn)對弱峰的檢測，嚴重影響了算法對重疊峰的分辨能力。

本發(fā)明從文獻[1]：R.A.Carmona,W.L.Hwang,and B.Torresani,"Multiridge detection and time-frequency reconstruction,"Signal Processing,IEEE Transactions on,vol.47,pp.480-492,1999.中引入Crazy-climber尋峰方法的思想，根據(jù)質(zhì)譜脊線特征提出了一種新的脊點搜索方式，結(jié)合傳統(tǒng)CWT方法形成了一種新的譜峰位置檢測方法。該方法綜合利用了原始譜峰強度和小波系數(shù)矩陣信息進行譜峰位置檢測，克服了傳統(tǒng)CWT方法進行弱峰和重疊峰檢測時誤檢率上升的問題，提高了算法的靈敏度和對重疊峰的分辨能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有尋峰方法的不足，提出一種質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理中譜峰位置檢測方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理中譜峰位置檢測方法，包括以下步驟：

Ⅰ、選擇一定尺度范圍對原始質(zhì)譜圖進行連續(xù)小波變換，形成二維小波系數(shù)矩陣C(a,b)，其中a為尺度參數(shù)，b為位移參數(shù)；

Ⅱ、在小波系數(shù)矩陣C(a,b)中均勻設(shè)置N個粒子，使粒子按照固定規(guī)則移動，逐漸聚集在局部極值點的位置，粒子移動規(guī)則如下：

粒子進行t次移動后，粒子位置X(t)＝(k,j)，下一次移動后的位置X(t+1)＝(k’,j’)由以下規(guī)則確定：

A、對于小波系數(shù)矩陣C(a,b)，以b為水平方向，a為垂直方向。b的范圍為1,2,…,B，a的范圍為1,2,…,A；

B、粒子首先進行垂直方向移動，如果2≤k≤A-1，那么k’＝k+1和k’＝k-1各取1/2的概率；如果粒子到達下邊界，即k＝1，那么粒子向上移動一格，即k’＝2；如果粒子到達上邊界，即k＝A，那么粒子向下移動一格，即k’＝A-1；

C、垂直移動完成后進行水平方向移動，仍先判斷粒子是否處于左右邊界，即j＝1或j＝B，若處于邊界則粒子向內(nèi)移動一格，即j’＝2或j’＝B-1，否則各按1/2的概率準備向左或向右移動一格，是否移動根據(jù)小波系數(shù)大小進行判斷；粒子移動判斷標準如下：

①、如果C(k’,j’)>C(k,j)則粒子發(fā)生該移動，X(t+1)＝(k’,j’)；

②、如果C(k’,j’)≤C(k,j)則計算差值ΔC＝|C(k’，j’)-C(k，j)|，設(shè)置閾值Temp，若ΔC<Temp，則發(fā)生該移動，即X(t+1)＝(k’,j’)，否則不動，即X(t+1)＝(k,j)；

③、隨移動次數(shù)增加，逐漸減小Temp，使Temp逐漸接近零；該方法類似模擬退火算法思想，隨移動次數(shù)增加，溫度降低，粒子趨于穩(wěn)定；

Ⅲ、按照粒子占據(jù)情況對小波系數(shù)矩陣中所有位置進行度量，形成度量值矩陣，并采用噪聲閾值和對應位置譜峰強度對度量值矩陣進行修正，矩陣位置度量方式如下：

設(shè)t次移動后矩陣位置(k,j)的粒子個數(shù)為n_(k,j)(t)，粒子移動總次數(shù)為T，則矩陣位置初始度量值為：

度量值矩陣修正方法如下：