[發明專利]基于近紅外頻譜特征的松質骨離體時間評估方法及系統

在審

• 申請號: 202010971428.6
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112098362A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 劉洋洋;孟琳;焦良葆
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3563;G06F17/14
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

1.一種基于近紅外頻譜特征的松質骨離體時間評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取數據樣本：獲取若干個松質骨，對每個松質骨獲取若干組不同離體時間t下的松質骨近紅外光譜數據；

S2、對S1中松質骨近紅外光譜數據進行數據處理：先對松質骨近紅外光譜數據進行頻域變換，進而提取松質骨近紅外光譜特征S；

S3、將所述松質骨近紅外光譜特征S作為訓練數據，構建時間評估模型：將步驟S2中獲取的所有松質骨近紅外光譜特征S作為訓練數據，通過數據擬合建立若干組時間-特征方程即t-S關系方程，對每一組t-S關系方程求取平均權重作為最終t-S關系方程權重，建立起時間評估模型；

S4、獲取待評估離體時間的松質骨的近紅外光譜數據，提取其近紅外光譜特征后輸入到時間評估模型中，獲取離體時間評估結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于近紅外頻譜特征的松質骨離體時間評估方法，其特征在于，所述S1中對每個松質骨獲取多組不同離體時間t下的松質骨近紅外光譜數據，具體包括：對每一塊松質骨進行若干個不同離體時間下的數據測量，在每個離體時間下對松質骨表面的m個點進行數據測量；每個點測量得到的1組近紅外光譜數據，每組近紅外光譜數據中包括g個數值，每組近紅外光譜數據定義為f_n，n＝1，2，..，m；每一塊松質骨在一個離體時間下共獲取m組數據。

3.根據權利要求2所述的一種基于近紅外頻譜特征的松質骨離體時間評估方法，其特征在于：所述S2中，對松質骨近紅外光譜數據進行頻域變換前，還包括對每一塊松質骨在一個離體時間下共獲取m組數據求取平均值以減小隨機誤差，定義為其中中包括g個求取平均值后的數據。

4.根據權利要求3所述的一種基于近紅外頻譜特征的松質骨離體時間評估方法，其特征在于，所述S2中頻域變換過程為：對每一塊松質骨在一個離體時間下的平均值進行特定波段的傅里葉頻域變換得到頻譜數據F，求取頻譜的功率譜密度曲線P，其計算公式為：

其中，P_n表示功率譜密度曲線P上每個點，n＝1，2，...，g，F_j為頻譜數據F中的第j個數據。

5.根據權利要求4所述的一種基于近紅外頻譜特征的松質骨離體時間評估方法，其特征在于，所述S2中松質骨近紅外光譜特征S的提取過程為：獲取頻譜的功率譜密度曲線P，將其劃分為D段，計算每一段曲線的斜率S_d，計算即松質骨近紅外光譜特征S。

6.根據權利要求1所述的一種基于近紅外頻譜特征的松質骨離體時間評估方法，其特征在于，所述S3中最終t-S關系方程權重計算公式如下：

其中，k為離體時間t的個數，w_n為第n組t-S關系方程的權重。

7.一種基于近紅外頻譜特征的松質骨離體時間評估系統，用于實現如權利要求1-6任一所述的一種基于近紅外頻譜特征的松質骨離體時間評估方法，其特征在于：包括近紅外光譜采集系統和時間評估模型，時間評估模型接收近紅外光譜采集系統發送的近紅外光譜特征，時間評估模型輸出離體時間評估結果；

其中，近紅外光譜采集系統包括離體松質骨近紅外光譜測量模塊、數據存儲模塊和光譜特征計算模塊，數據存儲模塊與離體松質骨近紅外光譜測量模塊、光譜特征計算模塊連接，離體松質骨近紅外光譜測量模塊與光譜特征計算模塊連接；離體松質骨近紅外光譜測量模塊用于獲取待評估離體時間的離體松質骨近紅外光譜數據，光譜特征計算模塊用于根據離體松質骨近紅外光譜數據計算相應的離體松質骨近紅外光譜特征，數據存儲模塊用于存儲離體松質骨近紅外光譜數據和離體松質骨近紅外光譜特征。