[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

本發明提供一種基于多級偏最小二乘算法的光譜分析方法及系統，屬于光譜分析技術領域，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。本發明可對溫度和濃度引起的光譜變化進行分離，分別建立溫度間模型和溫度內模型，溫度間模型可成功預測光譜溫度，溫度內模型則可用于預測濃度，消除了近紅外光譜建模時的溫度干擾。

技術領域

本發明涉及光譜分析技術領域，具體涉及一種基于多級偏最小二乘算法的光譜分析方法及系統。

背景技術

近紅外光譜不僅可體現含氫基團的結構信息，還體現了包括氫鍵在內的分子內和分子間相互作用的信息，當溫度發生改變時，分子相互作用也會發生變化，進而引起近紅外光譜的變化。

原料血漿主要成分包括92％的水和6％-8％血漿蛋白質，其他為非蛋白有機物。水在近紅外波段具有極強的吸收，溫度擾動下，不同氫鍵結合的水會隨著溫度呈現不同的變化規律，進而反映蛋白質與水的相互作用。分析不同溫度下血漿溶液中水的氫鍵、蛋白質基團等變化規律，可觀察到蛋白質結構是否變化，從分子層面為原料血漿采用近紅外技術溫度控制提供理論支持。

穩定的光譜是建立可靠定量分析模型的基礎，原料血漿現場檢測環境復雜多變，溫度引起近紅外光譜的變化，從而使得原料血漿定量分析不準確。

發明內容

本發明的目的在于提供一種實現了不同溫度校正、提高了原料血漿定量分析模型的預測精度的基于多級偏最小二乘算法的光譜分析方法及系統，以解決上述背景技術中存在的至少一項技術問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種基于多級偏最小二乘算法的光譜分析方法，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。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，PLS回歸分析包括：