[發明專利]一種基于離子峰譜線的FAIMS圖譜特征提取方法

有效

• 申請號: 202010573964.0
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111638264B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 席廣永;胡東華;王旭;潘化冰;郭倩倩;孫彤
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: G01N27/622
• 分類號: G01N27/622
• 代理公司: 鄭州睿途知識產權代理事務所(普通合伙) 41183
• 代理人: 李伊寧

本發明公開了一種基于離子峰譜線的FAIMS圖譜特征提取方法，依次包括以下步驟：A：對原始譜線進行噪聲去除并得到去噪后譜線，規定原始譜線的左基線范圍和右基線范圍；B：計算左基線波動和右基線波動；C：確定有效離子峰；D：判斷離子峰的類型；E：對不同類型的離子峰分別提取離子峰特征，離子峰特征包括離子峰值特征、離子峰位置特征、半峰寬特征、離子峰峰值與半峰寬的比值特征和峰面積特征。本發明能夠準確找到每個有效離子峰的形狀和區域，并提取關于離子峰的5種特征。

技術領域

本發明涉及一種圖譜特征提取方法，尤其涉及一種基于離子峰譜線的高場不對稱離子遷移譜圖譜特征提取方法。

背景技術

高場不對稱離子遷移譜(Field?Asymmetric?Ion?Mobility?Spectrometry,FAIMS)是一種特殊的離子遷移譜(Ion?Mobility?Spectrometry,IMS)，它利用離子遷移率在高壓電場下的非線性變化實現對不同離子的分離和檢測。這種技術具有微型化、離子利用率高、檢測精度高(ppb-ppt級別)等優點，在爆炸物檢測、食品分析、醫療診斷、環境監測和藥物分析等領域展現出了良好的應用效果和巨大的應用潛力。目前，FAIMS圖譜特征普遍沿用現有的圖像特征提取方法來獲得，如局部二值模式(Local?Binary?Patterns,LBP)，二值化圖譜響應范圍的周長和面積等。這些圖像特征提取方法并不是針對FAIMS圖譜提取的，其特征維度一般較高，這不但使得后續建模困難，而且往往導致模型的魯棒性較差。而FAIMS圖譜并非自然場景中的圖像，而是由若干譜線組成的偽圖。因此，這些現有的圖像特征提取方法雖取得了一定效果，但是缺乏針對FAIMS數據特點的特征提取算法。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于離子峰譜線的FAIMS圖譜特征提取方法，能夠準確找到每個有效離子峰的形狀和區域，并提取關于離子峰的5種特征。

本發明采用下述技術方案：

一種基于離子峰譜線的FAIMS圖譜特征提取方法，依次包括以下步驟：

A：對原始譜線進行噪聲去除并得到去噪后譜線，規定原始譜線的左基線范圍和右基線范圍；

B：計算左基線波動和右基線波動；

C：確定有效離子峰；

D：判斷離子峰的類型；

E：對不同類型的離子峰分別提取離子峰特征，離子峰特征包括離子峰值特征、離子峰位置特征、半峰寬特征、離子峰峰值與半峰寬的比值特征和峰面積特征。

所述的步驟A中，首先對譜線上的尖脈沖噪聲和鋸齒波噪聲進行去除，得到去噪后譜線，然后然后對原始譜線的左基線范圍和右基線范圍進行規定，當補償電壓處于最低或最高時，沒有檢測離子響應的兩部分譜線分別作為左基線和右基線。

所述的步驟A中，使用Sym?8小波對原始譜線去除尖脈沖噪聲，使用移動平均濾波去除鋸齒波噪聲。

所述的步驟B中，將原始譜線的左基線B_Lo的值減去去噪后譜線的左基線B_Ld的值，得到左基線波動F_L；將原始譜線的右基線B_Ro的值減去去噪后譜線的右基線B_Rd的值，得到右基線波動F_R。

所述的步驟C中：在去噪后譜線中找出所有的駐點，并在駐點中確定峰點和谷點，通過設定最小離子峰峰值T_P判斷待判定的峰點是否為有效離子峰；

判定去噪后譜線中的某一個待定點是否為駐點時，將去噪后譜線中的待定點減去待定點左側相鄰點的差值記為d1，待定點右側相鄰點減去待定點的差值記為d2；滿足d1×d2＜0的待定點為駐點；駐點中滿足d1＞0且d2＜0的點為峰點；駐點中滿足d1＜0且d2＞0的點為谷點；