Tchebichef圖像矩在分析中的新應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，儀器分析化學(xué)技術(shù)和計(jì)算化學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了許多龐大的多維數(shù)據(jù)，其中包含著更加全面、豐富的化學(xué)信息，但同時(shí)也增加了提取有效特征信息和多維精準(zhǔn)校正的難度。圖像矩方法作為一種特征信息提取的技術(shù)，目前已經(jīng)初步用于分析化學(xué)領(lǐng)域的部分三維譜圖分析。為了進(jìn)一步深入研究圖像矩方法的普適性和穩(wěn)定性，以擴(kuò)展其更多的實(shí)際應(yīng)用，必須探索圖像矩在分析化學(xué)領(lǐng)域新應(yīng)用的可行性及其優(yōu)勢(shì)。
　　作為離散正交矩的Tchebichef矩在圖像矩中具有優(yōu)異的性能，除

2、了平移、旋轉(zhuǎn)、縮放不變性和多分辨率能力，其計(jì)算過(guò)程中還減少了數(shù)據(jù)冗余和離散化誤差，使結(jié)果更加準(zhǔn)確、穩(wěn)健。因此，在本研究中我們將Tchebichef矩應(yīng)用于兩種不同類型的數(shù)據(jù)開展了定量分析的研究。工作之一是基于高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(HPLC-MS)全掃描模式的三維譜圖數(shù)據(jù)。不同于光譜和色譜，質(zhì)譜的信號(hào)是棒狀離散的，同時(shí)其全掃描模式雖然可以大范圍同時(shí)獲取信號(hào)，但是由于色譜峰重疊、未知信號(hào)干擾等問(wèn)題難以用于復(fù)雜體系的定量分析。工作之二是基

3、于分子二維結(jié)構(gòu)圖像的定量構(gòu)效關(guān)系分析。這種近年來(lái)發(fā)展的新型定量構(gòu)效方法無(wú)需復(fù)雜的量子描述符，而是采用基于化學(xué)結(jié)構(gòu)圖像本身的多元分析，但它最大的缺陷是需要母體化學(xué)結(jié)構(gòu)的像素對(duì)齊，在大量樣本的定量構(gòu)效研究中往往耗時(shí)費(fèi)力。因此，我們將Tchebichef矩方法應(yīng)用于上述兩種類型數(shù)據(jù)，以解決分析化學(xué)中的實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)對(duì)Tchebichef矩方法進(jìn)行了嚴(yán)格的驗(yàn)證確保結(jié)果的可信度，探究該方法的優(yōu)越性。本學(xué)位論文主要包括：
　　第一章緒論。簡(jiǎn)要

4、概述了化學(xué)計(jì)量學(xué)和圖像矩的背景、發(fā)展現(xiàn)狀和前景，以及本學(xué)位論文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　第二章將Tchebichef矩方法應(yīng)用于HPLC-MS全掃描模式對(duì)清熱解毒口服液中的京尼平苷、連翹苷和龍膽苦苷三種有效成分進(jìn)行同時(shí)定量分析?；讷@得的三維譜圖直接計(jì)算Tchebichef矩變量，并通過(guò)逐步回歸算法建立了三種活性化合物的定量線性模型。其相關(guān)系數(shù)均大于0.9978，檢測(cè)限和定量限分別低于0.11μg mL-1和0.49μg mL-1，以

5、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)計(jì)算的日內(nèi)和日間精密度分別小于6.54％和9.47%，而回收率在102.56%至112.15%之間。由于Tchebichef矩的多分辨能力和平移、旋轉(zhuǎn)、縮放不變性，該方法可以在色譜峰重疊和漂移以及未知成分干擾和噪聲信號(hào)的情況下獲得較為理想的定量結(jié)果。
　　第三章分子結(jié)構(gòu)圖像結(jié)合Tchebichef矩方法對(duì)系列抗HIV-1化合物的活性進(jìn)行定量構(gòu)效關(guān)系分析。針對(duì)一系列HIV-1非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑，用基于分子結(jié)

6、構(gòu)圖像計(jì)算的Tchebichef矩作為分子信息的描述符，并通過(guò)兩個(gè)簡(jiǎn)單的線性回歸算法——偏最小二乘法（PLS）和逐步回歸建立了QSAR模型。為了驗(yàn)證方法的可靠性，我們對(duì)模型進(jìn)行了充分而嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)分析，證實(shí)了Tchebichef矩方法可以在無(wú)需任何圖像前處理的情況下有效地提取圖像中的綜合化學(xué)特征，并獲得了令人滿意的結(jié)果。
　　第四章分子結(jié)構(gòu)圖像結(jié)合Tchebichef矩方法對(duì)苯胺、苯酚類化合物進(jìn)行水生物毒性的評(píng)價(jià)。苯胺和苯酚作為兩種

7、大量生產(chǎn)的工業(yè)化學(xué)品被廣泛應(yīng)用，對(duì)其的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。基于其分子結(jié)構(gòu)圖像進(jìn)行計(jì)算提取的Tchebichef矩可以同時(shí)對(duì)費(fèi)氏弧菌和月牙藻兩種水生生物的毒性建立定量構(gòu)效關(guān)系(QSAR)模型。與之前的方法相比，我們的模型具有更好的性能和預(yù)測(cè)能力，并可以免去圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理過(guò)程。因此，所提出的方法為QSAR研究應(yīng)用于有毒化合物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了一種新的策略。
　　第五章主要結(jié)論與展望?？偨Y(jié)了Tchebichef矩方法在以