基于吸收率擇優(yōu)的近紅外波長篩選方法及其應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代紅外光譜分析技術(shù)(近紅外、中紅外)以其簡(jiǎn)便快速、非破壞性和易于實(shí)時(shí)分析等特點(diǎn)已在農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。高信噪比分光波長篩選方法是關(guān)鍵技術(shù)之一,它對(duì)于建立高精度分析模型、降低模型復(fù)雜性和設(shè)計(jì)小型專用光譜儀器的分光系統(tǒng)等方面具有重要意義。
　　本文針對(duì)光譜吸收率過高時(shí)噪音大,吸收率過小時(shí)信息少的特點(diǎn),提出基于吸收率擇優(yōu)的分光波長篩選方法—吸收率擇優(yōu)偏最小二乘(AO-PLS)方法。該方法將全譜段的吸收率從小

2、到大按照等步長細(xì)分為若干值;選擇任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上的值作為最小、最大吸收率,它們的差為吸收率寬度,從而得到一個(gè)吸收率范圍,利用光譜波長與吸收率對(duì)應(yīng)關(guān)系,反過來確定上述吸收率對(duì)應(yīng)的波長組合;采用移動(dòng)窗口模式,在每個(gè)吸收率范圍對(duì)應(yīng)的波長組合上建立PLS定標(biāo)預(yù)測(cè)模型;根據(jù)預(yù)測(cè)效果優(yōu)選吸收率,從而得到最優(yōu)波長組合,達(dá)到光譜降維和信息波段提取的目的。
　　血清膽固醇是高脂血癥的臨床診斷指標(biāo),現(xiàn)有測(cè)定方法需要生化試劑和較高的專業(yè)操作技能。利用近紅

3、外(NIR)光譜研究無試劑、快速簡(jiǎn)便的血清膽固醇分析方法對(duì)于大人群日常血脂檢測(cè)具有重要應(yīng)用價(jià)值。本文以血清膽固醇的NIR光譜分析為例對(duì)提出的AO-PLS方法進(jìn)行檢驗(yàn),并與直接PLS方法、移動(dòng)窗口PLS(MWPLS)法進(jìn)行比較。
　　直接PLS方法:經(jīng)過對(duì)全譜區(qū)、近紅外短波區(qū)和近紅外長波區(qū)的比較,長波區(qū)效果優(yōu)于全譜與短波區(qū),波段為1100-2498 nm,模型檢驗(yàn)效果預(yù)測(cè)均方根偏差(V-SEP)、預(yù)測(cè)相關(guān)系數(shù)(V-RP)和相對(duì)預(yù)測(cè)均

4、方根偏差(V-RSEP)分別為0.835 mmol L-1,0.677和16.01％。
　　MWPLS方法:最優(yōu)分析波段為1556-1852 nm,最優(yōu)PLS因子數(shù)為14,模型檢驗(yàn)效果V-SEP、V-RP和V-RSEP分別為0.189 mmol L-1,0.987和3.81%。
　　AO-PLS方法:最優(yōu)分析波段組合為1374-1392∪1544-1852,模型檢驗(yàn)效果V-SEP、V-RP和V-RSEP分別為0.181 mm