[發(fā)明專利]一種用于光譜解譯的模型轉(zhuǎn)移方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710107454.2
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106951600A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范萍萍;李雪瑩;劉巖;吳寧;侯廣利;呂美蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G01N21/25;G06F17/14
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務(wù)所(普通合伙)37247
• 代理人: 沙莎,袁紅紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，特別涉及一種用于光譜解譯的模型轉(zhuǎn)移方法。

背景技術(shù)

光譜分析技術(shù)是一種快速、簡便、無損的綠色分析技術(shù)，具有分析速度快、多參數(shù)同時測定、樣品不需要預(yù)處理或簡單的預(yù)處理、非破壞性、實時、低成本和操作簡單等特點，因此已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、冶金、石油、化工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、生物化學(xué)、環(huán)境保護(hù)等許多方面。然而，其應(yīng)用限制于同類樣品內(nèi)部，難以把一類樣品的預(yù)測模型應(yīng)用于他類樣品，這極大限制了該方法使用的深度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決非同類樣品間互用預(yù)測模型的問題，提供了一種用于光譜解譯的模型轉(zhuǎn)移方法，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下步驟予以實現(xiàn)：

(1)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)建立普適的待測參數(shù)-光譜特征的校準(zhǔn)模型；

(2)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，運用傅里葉變換和小波變換建立干擾因素-光譜特征的干擾模型；

(3)采集待測參數(shù)的光譜特征；

(4)應(yīng)用步驟(2)取得的干擾模型處理步驟(3)取得的光譜，去除干擾因素的背景光譜，得到待測參數(shù)的光譜特征；

(5)應(yīng)用步驟(1)取得的校準(zhǔn)模型處理步驟(4)得到的去除干擾的光譜；

(6)計算出待測參數(shù)。

具體的，所述干擾模型及校準(zhǔn)模型分別根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的光譜實驗而建立。

具體的，所述模型轉(zhuǎn)移過程需要保證相同的測試儀器和實驗條件，若條件改變，需要重新用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)建立測參數(shù)-光譜特征的建模模型，及干擾因素-光譜特征的干擾模型。

具體的，所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均購自國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心，包括標(biāo)準(zhǔn)土壤及相關(guān)待測參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

本發(fā)明的有益效果是：

所述的模型轉(zhuǎn)移方法基本解決了非同類樣品間的預(yù)測模型適用性問題，極大程度上破除了光譜數(shù)據(jù)分析中的模型轉(zhuǎn)移的技術(shù)瓶頸，提高了光譜分析技術(shù)使用的深度，為大數(shù)據(jù)分析提供了技術(shù)支撐。

附圖說明

圖1：本發(fā)明一種用于光譜解譯的模型轉(zhuǎn)移方法的原理圖；

圖2：青島地區(qū)7類土壤樣品的有機(jī)質(zhì)含量分布圖；

圖3：青島地區(qū)7類土壤樣品的可見-近紅外反射光譜；

圖4：扣除干擾后的土壤樣品光譜。

具體實施案例

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)一步說明：

旨在通過可見-近紅外光譜法快速獲取青島地區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)含量。

2015年6月采集了青島嶗山杏園(S1)、櫻桃園(S2)、茶園(S4)、林地(S5)、水庫(S3)及紅島農(nóng)田(S6)、膠州荒地(S7)等7類土壤共91個樣品，風(fēng)干后，研磨過2mm篩；通過重鉻酸鉀法測定了有機(jī)質(zhì)含量。土壤有機(jī)質(zhì)含量分布如圖2所示，分布范圍為2.0-51.9g/kg，均值為21.0g/kg。

同時，用海洋光學(xué)QE65000光譜儀(10微米狹縫)，配置DH-2000光源，通過Y型光纖測定了這些土壤樣品在200-1100nm的反射光譜，如圖3所示。

2015年6月之前，用同樣的實驗條件，建立了干擾因素-光譜特征的干擾模型及有機(jī)質(zhì)含量-光譜特征的校準(zhǔn)模型，如圖4所示。分別使用遼寧棕壤(ASA-1a)、河南黃潮土(ASA-2a)、四川紫色土(ASA-3a)、湖北水稻土(ASA-4a)、江西紅壤(ASA-5a)、廣東水稻土(ASA-6a)、黑龍江黑土(ASA-7)、新疆灰鈣土(ASA-8)、陜西黃綿土(ASA-9)、安徽潮土(ASA-10)作為標(biāo)準(zhǔn)土壤，使用腐植酸鈉(GF-2625)、木質(zhì)素(L0045-1)、硬脂酸鈉(SHJ3235)作為有機(jī)質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

分別把有機(jī)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用不同的標(biāo)準(zhǔn)土壤配置成不同濃度的有機(jī)質(zhì)含量(各30份)，其中有機(jī)質(zhì)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及其所有形式的混合物(腐殖酸鈉+木質(zhì)素、腐殖酸鈉+硬質(zhì)酸鈉、木質(zhì)素+硬質(zhì)酸鈉、腐殖酸鈉+木質(zhì)素+硬質(zhì)酸鈉，各種形式下的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)都按相同的比例混合)代表，然后通過光譜解譯，建立有機(jī)質(zhì)的光譜校準(zhǔn)模型，模型是：Y＝11.822X1-0.258X2-4.928X3-8.01X4+0.805X5-0.346X6+8.681X7+8.55X8-7.106X9+50.56(Y是土壤有機(jī)質(zhì)含量，X1-X9分別是360nm、390nm、420nm、440nm、540nm、600nm、700nm、740nm、900nm的反射率)。通過分析不同土壤類型及有機(jī)質(zhì)組分的光譜特征，運用傅里葉變換及小波變換，建立有機(jī)質(zhì)的干擾模型。