[發(fā)明專利]一種利用光譜數(shù)據(jù)和化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610061765.5
• 申請(qǐng)日: 2016-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105606549A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉毅;譚占鰲;陳劍;劉法安;羅嘉駿;朱偉根;吳宜青;韋毅可
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市芭田生態(tài)工程股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31
• 代理公司: 廣州圣理華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44302
• 代理人: 頓海舟;李唐明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及利用光譜檢測(cè)化學(xué)成分的方法，具體 是涉及一種優(yōu)化利用光譜數(shù)據(jù)和化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代近紅外光譜儀器的控制及數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)是儀器的重要組成部分。一 般由儀器控制、采譜和光譜處理分析兩個(gè)軟件系統(tǒng)和相應(yīng)的硬件設(shè)備構(gòu)成。前者 主要功能是控制儀器各部分的工作狀態(tài)，設(shè)定光譜采集的有關(guān)參數(shù)，如光譜測(cè)量 方式、掃描次數(shù)、設(shè)定光譜的掃描范圍等，設(shè)定檢測(cè)器的工作狀態(tài)并接受檢測(cè)器 的光譜信號(hào)。光譜處理分析軟件主要對(duì)檢測(cè)器所采集的光譜進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)定性 或定量分析。對(duì)特定的樣品體系，近紅外光譜特征峰的差別并不明顯，需要通過(guò) 光譜的處理減少以至消除各方面因素對(duì)光譜信息的干擾，再?gòu)牟顒e甚微的光譜信 息中提取樣品的定性或定量信息，這一切都要通過(guò)功能強(qiáng)大的光譜數(shù)據(jù)處理分析 軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

近紅外光譜分析技術(shù)分析速度快，是因?yàn)楣庾V測(cè)量速度很快，計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié) 果速度也很快的原因。但近紅外光譜分析的效率卻取決于儀器所配備的數(shù)據(jù)模型 及其數(shù)量，數(shù)據(jù)模型的準(zhǔn)確度取決于建立數(shù)據(jù)模型基于建模時(shí)的數(shù)據(jù)量的大小及 運(yùn)算規(guī)則。

CN101556242B公開(kāi)了一種用傅立葉紅外光譜鑒別微生物的方法，包括培養(yǎng) 對(duì)照微生物；采集對(duì)照微生物的紅外圖譜；在3000‐2300cm^‐1和1300至700cm^‐1區(qū)間內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)譜段建立微生物鑒別模型；在上述相同的條件下培養(yǎng)待測(cè)微 生物，采集待測(cè)微生物的紅外圖譜，將紅外圖譜代入微生物鑒別模型中確定待測(cè) 微生物的歸屬。

目前的方法中，因?yàn)槟Ｐ偷慕凑請(qǐng)D譜的模式進(jìn)行的，或者是按照局部數(shù) 據(jù)進(jìn)行的，或者是在化學(xué)計(jì)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行匹配光譜數(shù)據(jù)，這些方法都存在建模 后調(diào)整難度大，且基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不齊全，導(dǎo)致數(shù)據(jù)模型的校正和公式的更新和更換難 度大。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種利用光譜數(shù)據(jù)和化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)建立 數(shù)據(jù)模型的方法，該方法利用物質(zhì)的光譜多波長(zhǎng)特征信息和多物質(zhì)信息對(duì)應(yīng)關(guān)系 的設(shè)立運(yùn)算公式。主要過(guò)程是建立并完善完光譜數(shù)據(jù)和化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)后，輸入數(shù) 據(jù)庫(kù)，進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)和化學(xué)數(shù)據(jù)的映射，根據(jù)映射尋找代表其規(guī)律的波長(zhǎng)組合信 息，并將波長(zhǎng)組合信息與物質(zhì)成分和含量信息建立多套誤差滿足需要的數(shù)據(jù)公式， 然后將多套數(shù)學(xué)公式嵌入運(yùn)算服務(wù)器，運(yùn)算服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)緊密互動(dòng)，進(jìn)行新物 質(zhì)檢測(cè)和數(shù)學(xué)公式的優(yōu)化。

具體的，本發(fā)明提供了一種利用光譜數(shù)據(jù)和化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型的方 法，其特征在于，物體樣品的n組光譜數(shù)據(jù)和n組化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)錄入同一數(shù)據(jù)庫(kù)， 形成數(shù)據(jù)映射集合，從數(shù)據(jù)映射集合中，選取2-100個(gè)波長(zhǎng)的吸光度數(shù)值與化學(xué) 檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，確定2-100個(gè)波長(zhǎng)吸光度變化與化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)變化具有定性 和定量關(guān)系的K個(gè)公式，將K個(gè)公式嵌入運(yùn)算服務(wù)器，物體新樣品的光譜數(shù)據(jù) 錄入數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)，選取上述確定的2-100個(gè)波長(zhǎng)錄入運(yùn)算服務(wù)器，計(jì)算出未進(jìn) 行實(shí)際檢測(cè)的物體新樣品化學(xué)數(shù)據(jù)，同時(shí)將該化學(xué)數(shù)據(jù)輸出到顯示端和數(shù)據(jù)庫(kù)， 并在數(shù)據(jù)庫(kù)中與新采集的光譜數(shù)據(jù)形成測(cè)量映射，與已有數(shù)據(jù)映射形成新的映射 集合，所述2-100個(gè)波長(zhǎng)選自700-2500nm中的波長(zhǎng)值或波長(zhǎng)范圍，其中，化學(xué) 檢測(cè)數(shù)據(jù)包括T種成分及其含量檢測(cè)，T≥1，K≥T，n≥50。

具體，本發(fā)明提供了一種利用光譜數(shù)據(jù)和化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型的方法， 該方法包括如下步驟：

步驟I：用光源照射待檢測(cè)的物體樣品A₁，然后收集物體樣品A₁反射回來(lái) 的光譜，采用光譜分析設(shè)備確定所收集光譜的波長(zhǎng)及吸光度，形成物體樣品A₁的光譜數(shù)據(jù)；

步驟II：對(duì)物體樣品A₁進(jìn)行化學(xué)分析，分析其T種成分及含量，形成物體 樣品的化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)；T表示成分的數(shù)量，也就是做幾種成分的分析，其中T≥1， 當(dāng)對(duì)物體分析蛋白質(zhì)和淀粉的時(shí)候，則T為2，如果增加可溶性糖，則T為3。 T大于等于1，一般情況不對(duì)最大數(shù)值做限定，只要條件允許，可以對(duì)物體的成 分做全分析，那樣T可能會(huì)達(dá)到20，甚至30；

步驟III：將物體A₁的光譜數(shù)據(jù)和化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)錄入同一數(shù)據(jù)庫(kù)，形成數(shù)據(jù) 映射X1；