一種熒光光譜信息的提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熒光光譜信息的提取方法，尤其涉及一種基于等高線(xiàn)面積的二維 相關(guān)熒光光譜信息的提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 二維相關(guān)分析技術(shù)把一維光譜信號(hào)擴(kuò)展到二維空間中進(jìn)行分析，提高了光譜的分 辨率，簡(jiǎn)化了含多重重疊峰的復(fù)雜光譜的識(shí)別方法，并通過(guò)提供各信號(hào)峰之間變化的相關(guān) 關(guān)系，鑒別和研究分子內(nèi)和分子間的相互作用。二維相關(guān)圖譜的顯示方式有很多，其中信息 量最大最全也是最經(jīng)典的顯示方式為三維圖譜形式，它能負(fù)載樣本的所有信息，但是直觀(guān) 性欠缺。等高線(xiàn)圖譜的形式很好的解決了三維圖譜的直觀(guān)性問(wèn)題，在恰當(dāng)?shù)牡雀呔€(xiàn)參數(shù)下 同樣能夠負(fù)載足夠多的樣本信息，是目前使用最為普遍，也得到廣大學(xué)者認(rèn)可的一種顯示 方式。
[0003] 傳統(tǒng)二維相關(guān)分析大多數(shù)是靠分析人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不同物質(zhì)的識(shí)別。利用二維相 關(guān)光譜的分析原理，通過(guò)Matlab軟件獲得植物油二維相關(guān)的三維圖譜和等高線(xiàn)圖，分析人 員根據(jù)自身判斷能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)直接從圖譜獲取信息，通過(guò)圖譜出峰信息間的差異性達(dá)到 對(duì)植物油的區(qū)分鑒別效果。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中分析圖譜的方法大多數(shù)是靠分析人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不同物質(zhì)的識(shí)別，而 不是基于具體數(shù)值來(lái)進(jìn)行光譜信息獲取的結(jié)果，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)圖譜從非定量到定量的表達(dá)，這 就降低了后續(xù)建立模型的準(zhǔn)確性和正確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種熒光光譜信息的提取方法，以實(shí)現(xiàn)圖譜的定量表達(dá)， 從而提高后續(xù)建模的準(zhǔn)確性和正確性。
[0006] 為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明基于二維相關(guān)同步等高線(xiàn)圖譜的面積來(lái)獲取熒光光 譜的信息，具體技術(shù)方案如下：
[0007] -種熒光光譜信息的提取方法，其特征在于包括如下步驟：
[0008] 步驟一，動(dòng)態(tài)光譜的采集：以植物油為采集對(duì)象，用熒光分光光度計(jì)以連續(xù)溫度為 外擾采集光譜，以獲得所述植物油的一系列熒光光譜作為所述植物油的動(dòng)態(tài)光譜；
[0009] 步驟二，光譜的預(yù)處理：對(duì)所述植物油的動(dòng)態(tài)光譜進(jìn)行中心化處理，將處理后結(jié)果 采用1倍放大，得到中心化處理后的動(dòng)態(tài)光譜；
[0010] 步驟三，同步等高線(xiàn)圖譜的繪制：利用Matlab平臺(tái)，基于廣義二維相關(guān)原理，對(duì)中 心化處理后的動(dòng)態(tài)光譜進(jìn)行二維相關(guān)處理，獲得所述植物油的同步等高線(xiàn)圖譜；
[0011] 步驟四，對(duì)所述的等高線(xiàn)圖譜進(jìn)行面積計(jì)算，以將圖譜量化處理，從而獲得量化的 熒光光譜信息。
[0012] 步驟一中所述動(dòng)態(tài)光譜的采集具體為：
[0013] 在試驗(yàn)采集前對(duì)溫度選擇進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，尋找單調(diào)區(qū)間，所述單調(diào)區(qū)間為100~ 240°C ;在所述單調(diào)區(qū)間內(nèi)等間隔掃描，獲得植物油的動(dòng)態(tài)光譜，所述間隔為10°C。
[0014] 步驟二所述光譜的預(yù)處理采用自主研發(fā)的NIRSA數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述的NIRSA數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)用于近紅外光譜數(shù)據(jù)分析和建模，分為數(shù)據(jù)編輯，數(shù)據(jù)預(yù)處理，樣品分析， 譜圖比較，模型校正，樣品預(yù)測(cè)，報(bào)告編輯和圖譜顯示等幾個(gè)功能模塊。數(shù)據(jù)預(yù)處理分為光 譜平滑、光譜微分和數(shù)據(jù)的歸一化、正規(guī)化和中心化。打開(kāi)文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)，各預(yù)處理參數(shù)設(shè) 置完畢后，單擊確定按鈕，系統(tǒng)即可開(kāi)始數(shù)據(jù)預(yù)處理計(jì)算。單擊取消按鈕，可恢復(fù)數(shù)據(jù)表中 原始數(shù)據(jù)。
[0015] 步驟三所述同步等高線(xiàn)圖譜的繪制過(guò)程中，繪制圖譜時(shí)等高線(xiàn)參數(shù)為32。
[0016] 步驟四所述等高線(xiàn)圖譜的面積計(jì)算方法為利用Matlab平臺(tái)，對(duì)二維相關(guān)等高線(xiàn) 圖譜面積求解，具體包括：
[0017] 首先設(shè)定等尚線(xiàn)參數(shù)，獲得樣品的同步等尚線(xiàn)圖，找到同步等尚線(xiàn)圖上的最尚點(diǎn) 的位置，以最高點(diǎn)為中心在其周?chē)尹c(diǎn)，當(dāng)尋找到的點(diǎn)的位置超出所設(shè)定的等高線(xiàn)時(shí)，則把 該點(diǎn)加入到所求面積中；
[0018] 然后以新加入的點(diǎn)為中心，再次尋找新加入點(diǎn)周?chē)仙鲜鰲l件的點(diǎn)，如此循環(huán)， 當(dāng)找到的點(diǎn)在設(shè)定的等高線(xiàn)邊緣時(shí)為止；
[0019] 最后找到的所有點(diǎn)的數(shù)量就是所求等高線(xiàn)圖譜的面積。
[0020] 本發(fā)明具有有益效果。1.本發(fā)明基于Matlab平臺(tái)對(duì)二維相關(guān)熒光光譜進(jìn)行編程， 最終獲得準(zhǔn)確的數(shù)值化信息，從而避免了分析人員檢測(cè)時(shí)產(chǎn)生的人為誤差。2.本發(fā)明采用 同步等高線(xiàn)圖上的特定等高線(xiàn)所圍成的面積值為特征參數(shù)提取不同物質(zhì)成分和含量的數(shù) 值化信息，獲得的圖譜信息更加直觀(guān)準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了從感性認(rèn)識(shí)到理性表達(dá)的目的，也為后續(xù) 建模處理奠定了基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖l_a為二維相關(guān)同步圖示意圖，
[0022] 圖l_b為二維相關(guān)異步圖示意圖；
[0023] 圖2為油茶籽油-菜籽油摻雜比例為0的二維相關(guān)同步等高線(xiàn)圖；
[0024] 圖3為油茶籽油-菜籽油摻雜比例為3%的二維相關(guān)同步等高線(xiàn)圖；
[0025] 圖4油茶籽油-菜籽油摻雜比例為5%的二維相關(guān)同步等高線(xiàn)圖；
[0026] 圖5油茶籽油-菜籽油摻雜比例為10%的二維相關(guān)同步等高線(xiàn)圖；
[0027] 圖6油茶籽油-菜籽油摻雜比例為20%的二維相關(guān)同步等高線(xiàn)圖；
[0028] 圖7油茶籽油-菜籽油摻雜比例為30%的二維相關(guān)同步等高線(xiàn)圖；
[0029] 圖8油茶籽油-菜籽油摻雜比例為40%的二維相關(guān)同步等高線(xiàn)圖；
[0030] 圖9油茶籽油-菜籽油摻雜比例為50%的二維相關(guān)同步等高線(xiàn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本實(shí)施實(shí)例中熒光光譜信息的提取方法通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0032] 步驟一，動(dòng)態(tài)光譜的采集：以油茶籽油-菜籽油2組分混合油樣為采集對(duì)象，用上 海棱光技術(shù)有限公司的型號(hào)F97S熒光分光光度計(jì)，以連續(xù)溫度為外擾采集光譜，獲得所述 植物油的一系列熒光光譜作為所述植物油的動(dòng)態(tài)光譜；步驟二，光譜的預(yù)處理：對(duì)所述植 物油的動(dòng)態(tài)光譜進(jìn)行中心化處理，處理后結(jié)果采用1倍放大，得到中心化處理后的動(dòng)態(tài)光 譜；步驟三，同步等高線(xiàn)圖譜的繪制：利用Matlab平臺(tái)，基于廣義二維相關(guān)原理，對(duì)中心化 處理后的動(dòng)態(tài)光譜進(jìn)行二維相關(guān)處理，獲得所述植物油的同步等高線(xiàn)圖譜；步驟四，等高線(xiàn) 圖譜的面積計(jì)算：利用Matlab平臺(tái)，進(jìn)行自主編程，首先設(shè)定等高線(xiàn)參數(shù)，獲得所述植物油 的同步等高線(xiàn)圖，找到同步等高線(xiàn)圖上的最高點(diǎn)的位置，以最高點(diǎn)為中心在其周?chē)尹c(diǎn)，當(dāng) 尋找到的點(diǎn)的位置超出所設(shè)定的等高線(xiàn)時(shí)，則把該點(diǎn)加入到所求面積中；然后以新加入的 點(diǎn)為中心，再次尋找新加入點(diǎn)周?chē)仙鲜鰲l件的點(diǎn)，如此循環(huán)，當(dāng)找到的點(diǎn)在設(shè)定的等高 線(xiàn)邊緣時(shí)為止；最后找到的所有點(diǎn)的數(shù)量就是所求等高線(xiàn)圖譜的面積。
[0033] 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光光譜信息的提取方法，其特征在于光譜的預(yù)處理 和等高線(xiàn)圖譜的面積計(jì)算。
[0034] 光譜的預(yù)處理：所采用軟件為自主研發(fā)的NIRSA數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。NIRSA數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)專(zhuān)門(mén)用于近紅外光譜數(shù)據(jù)分析和建模，分為數(shù)據(jù)編輯，數(shù)據(jù)預(yù)處理，樣品分析，譜圖比較， 模型校正，樣品預(yù)測(cè)，報(bào)告編輯和圖譜顯示等幾個(gè)功能模塊。數(shù)據(jù)預(yù)處理分為光譜平滑、光 譜微分和數(shù)據(jù)的歸一化、正