[發明專利]基于多級偏最小二乘算法的光譜分析方法及系統

有效

• 申請號: 202110361714.5
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113030012B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 臧恒昌;張惠;李連;聶磊;孫鐘毓;林泊然;楊向春
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G06F17/18;G06K9/62
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 朱忠范

1.一種基于多級偏最小二乘算法的光譜分析方法，其特征在于，包括：

采集樣品的多個不同溫度下的光譜；

對采集的光譜進行濾波預處理；

利用濾波預處理后的光譜，結合多級偏最小二乘算法，構建分析模型；

利用分析模型進行光譜溫度預測和樣品濃度預測，實現光譜溫度校正，對不同溫度擾動下的樣品光譜進行分析；

構建分析模型包括：將不同溫度下的光譜矩陣總體中心化后，對每一個個體的平均值向量組成的矩陣進行偏最小二乘PLS回歸分析，第一主成分得分值作為溫度系數，與溫度進行擬合，得到兩個區間對應的溫度間模型，用于預測光譜溫度；

構建分析模型還包括：將不同溫度下的光譜矩陣總體中心化后，對每一個個體再進行局部中心化；對所有個體的平均值向量組成的矩陣進行PLS回歸分析，第一主成分得分值作為濃度系數，與濃度進行擬合，得到兩個區間對應的溫度內模型，用于預測樣品濃度。

2.根據權利要求1所述的基于多級偏最小二乘算法的光譜分析方法，其特征在于，PLS回歸分析包括：

其中，X_raw表示n個溫度下的光譜矩陣，Y_raw表示n個溫度下的對應含量矩陣；X_raw,i表示第i個溫度下的光譜矩陣，Y_raw,i表示i個溫度下的對應含量矩陣；表示大小為k_i、元素為1的列向量；m^T表示X_raw的總體平均值，n^T表示Y_raw的總體平均值；表示溫度間模型得分，即溫度系數；表示X_raw的溫度間模型載荷，表示Y_raw的溫度間模型載荷；T_w,i表示溫度內模型得分，即濃度系數；表示X_raw的溫度內模型載荷，表示Y_raw的溫度內模型載荷；E_i表示X_raw的殘差矩陣，F_i表示Y_raw的殘差矩陣；約束條件：

3.根據權利要求1-2任一項所述的基于多級偏最小二乘算法的光譜分析方法，其特征在于，采用連續小波變換CWT對采集的光譜進行濾波預處理。

4.一種基于多級偏最小二乘算法的光譜分析系統，其特征在于，包括：

采集模塊，用于采集樣品的多個不同溫度下的光譜；

預處理模塊，用于對采集的光譜進行濾波預處理；

構建模塊，用于利用濾波預處理后的光譜，結合多級偏最小二乘算法，構建分析模型；

分析模塊，用于利用分析模型進行光譜溫度預測和樣品濃度預測，實現光譜溫度校正，對不同溫度擾動下的樣品光譜進行分析；

構建分析模型包括：將不同溫度下的光譜矩陣總體中心化后，對每一個個體的平均值向量組成的矩陣進行偏最小二乘PLS回歸分析，第一主成分得分值作為溫度系數，與溫度進行擬合，得到兩個區間對應的溫度間模型，用于預測光譜溫度；

構建分析模型還包括：將不同溫度下的光譜矩陣總體中心化后，對每一個個體再進行局部中心化；對所有個體的平均值向量組成的矩陣進行PLS回歸分析，第一主成分得分值作為濃度系數，與濃度進行擬合，得到兩個區間對應的溫度內模型，用于預測樣品濃度。

5.一種非暫態計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述非暫態計算機可讀存儲介質包括用于執行如權利要求1-2任一項所述的基于多級偏最小二乘算法的光譜分析方法的指令。

6.一種電子設備，其特征在于：包括如權利要求5所述的非暫態計算機可讀存儲介質；以及能夠執行所述非暫態計算機可讀存儲介質的所述指令的一個或多個處理器。