本文關(guān)鍵詞：基于Matlab平臺(tái)開發(fā)紅外光譜建模工具包及其在中藥中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 化學(xué)計(jì)量學(xué) 紅外光譜 Matlab 軟件開發(fā) 定量模型

【摘要】：本文基于Matlab平臺(tái)集成開發(fā)了紅外光譜建模工具包,并應(yīng)用該工具包簡(jiǎn)便構(gòu)建了兩個(gè)研究體系的紅外光譜校正模型,從而可以快速測(cè)定中藥枸杞中銅元素含量以及新生兒足底血片中苯丙氨酸(Phe)含量。該工具包具有光譜文件存取整合、光譜預(yù)處理、波段選擇與優(yōu)化、建模、評(píng)價(jià)等多項(xiàng)功能,并提供了一個(gè)基于軟件工程思想,界面友好、直觀可視、模塊清晰、簡(jiǎn)單明了、便于操作的圖形用戶界面(Graphical User Interface,GUI),從而讓紅外光譜建模工作變得簡(jiǎn)單、易上手,大大減輕了醫(yī)藥研究相關(guān)人員的工作量,即便是沒有建模經(jīng)驗(yàn)的分析人員也很容易上手。(1)首先介紹了紅外光譜法結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)算法,建立定量回歸校正模型的基本原理及方法步驟,包括歸一化、平滑、求導(dǎo)等光譜預(yù)處理方法;無(wú)信息變量消除(UVE)、多模型共識(shí)無(wú)信息變量消除(cUVE)、反向區(qū)間偏最小二乘(BiPLS)、小波變換(WT)及隨機(jī)森林(RF)等波段壓縮與優(yōu)化選擇方法;偏最小二乘(PLS)、多模型共識(shí)偏最小二乘(cPLS)、支持向量機(jī)(SVM)、最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)、反向傳播人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP-ANN)、徑向基人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RBF-ANN)及隨機(jī)森林(RF)等多元校正方法。然后介紹基于Matlab平臺(tái)集成開發(fā)了一個(gè)紅外光譜建模工具包,主要包括光譜文件存取整合、光譜預(yù)處理、波段優(yōu)化、建模、模型評(píng)價(jià)等功能模塊,介紹了GUI的編寫方法,以及各模塊和上述化學(xué)計(jì)量學(xué)算法的實(shí)現(xiàn)方法。(2)應(yīng)用本文工具包簡(jiǎn)便構(gòu)建了兩個(gè)研究體系的紅外光譜校正模型,展示了該工具包的使用過(guò)程及其優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用一:建立中藥枸杞中銅元素含量的定量校正模型。使用工具包打開枸杞原始光譜,進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)九點(diǎn)平滑處理(1D9S),濃度數(shù)據(jù)作對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換,以BiPLS對(duì)其進(jìn)行波段優(yōu)化,選出了320個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(壓縮率18%),并以主成分?jǐn)?shù)7建立了PLS定量校正模型,其平均相關(guān)系數(shù)(R)、預(yù)測(cè)均方根誤差(RMSEP)、平均相對(duì)誤差(MRE)分別為0.92、0.51及0.06。應(yīng)用二:建立新生兒足底血片中Phe含量的定量校正模型。使用bior2.8小波函數(shù),對(duì)光譜進(jìn)行小波變換,然后使用RF,決策樹數(shù)量為1500,樹中變量數(shù)為26,運(yùn)行5次,結(jié)果其模型平均R、RMSEP、MRE、準(zhǔn)確率(Acc)、靈敏度(Sens)及特異性(Spec)分別為0.82、142.09、0.40、94.31、88.33及100。還使用cUVE篩選出了1537個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),并使用cPLS建模,結(jié)果cUVE-cPLS模型平均R、RMSEP、MRE、Acc、Sens、Spec分別為0.91、96.80、0.38、93.14、85.83及100。另外還建立了BiPLS-cPLS模型,初步選擇了最優(yōu)區(qū)間數(shù),結(jié)果以22為最佳,與之前的研究相符合。演示了光譜文件的讀取、整合、保存、簡(jiǎn)單預(yù)處理、波段選擇、建立校正模型等過(guò)程,具有界面友好可視、簡(jiǎn)單明了、易于操作等特點(diǎn),為研究建立中藥紅外光譜的定量校正模型提供了簡(jiǎn)便工具。
【關(guān)鍵詞】：化學(xué)計(jì)量學(xué) 紅外光譜 Matlab 軟件開發(fā) 定量模型
【學(xué)位授予單位】：廣東藥科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R28;O657.33
【目錄】：

• 中文摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 紅外光譜法及其在中藥研究中的應(yīng)用10-14
• 1.1.1 原理概述10-11
• 1.1.2 中藥研究中的應(yīng)用11-14
• 1.2 紅外光譜的校正模型14-15
• 1.3 化學(xué)計(jì)量學(xué)的軟件及工具包15-18
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 基于Matlab集成開發(fā)紅外光譜建模工具包20-61
• 2.1 紅外光譜的校正模型20-28
• 2.1.1 光譜預(yù)處理方法20-21
• 2.1.2 波段壓縮與優(yōu)選21-23
• 2.1.3 多元校正算法23-28
• 2.1.4 模型評(píng)價(jià)28
• 2.2 工具包的開發(fā)28-59
• 2.2.1 整體功能概述28-31
• 2.2.2 主界面31-36
• 2.2.3 光譜文件存取整合模塊36-39
• 2.2.4 預(yù)處理模塊39-40
• 2.2.5 波段優(yōu)化模塊40-45
• 2.2.6 建模模塊45-58
• 2.2.7 模型評(píng)價(jià)模塊58-59
• 2.3 本章小結(jié)59-61
• 第三章 紅外光譜建模工具包應(yīng)用示例61-85
• 3.1 引言61
• 3.2 示例一：中藥枸杞中Cu含量的定量校正模型61-70
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)條件及數(shù)據(jù)61
• 3.2.2 建立PLS模型61-67
• 3.2.3 建立BP-ANN模型67-70
• 3.3 示例二：新生兒足底血片中Phe含量的定量校正模型70-83
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)條件及數(shù)據(jù)70-71
• 3.3.2 建立RF模型71-75
• 3.3.3 建立cUVE-cPLS模型75-79
• 3.3.4 建立BiPLS-cPLS模型79-83
• 3.4 小結(jié)83-85
• 第四章 總結(jié)與展望85-87
• 4.1 總結(jié)85-86
• 4.2 展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-98
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及申請(qǐng)專利98-99
• 致謝99

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1 宋國(guó)勝;李琳;胡松青;;傅立葉紅外光譜應(yīng)用研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代食品科技;2010年04期

2 ;《近紅外光譜解析實(shí)用指南》[J];分析化學(xué);2010年07期

3 ;《近紅外光譜解析實(shí)用指南》[J];分析化學(xué);2010年10期

4 ;《近紅外光譜解析實(shí)用指南》[J];分析化學(xué);2011年01期

5 ;《近紅外光譜解析實(shí)用指南》[J];分析化學(xué);2011年02期

6 ;《近紅外光譜解析實(shí)用指南》[J];分析化學(xué);2011年03期

7 ;《近紅外光譜解析實(shí)用指南》[J];分析化學(xué);2011年04期

8 ;紅外光譜在紡織工業(yè)上的應(yīng)用[J];印染;1978年02期

9 張?zhí)N珍;;積極開展紅外光譜學(xué)術(shù)交流[J];化學(xué)通報(bào);1980年03期

10 徐滿華;;硅酸二鈣多晶體的紅外光譜鑒定[J];水泥;1993年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 甄夢(mèng)章;;紅外光譜解析程序[A];全國(guó)第六屆分子振動(dòng)光譜學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)文集[C];1990年

2 崔繼承;趙振武;丁東;唐玉國(guó);;納米自潔凈玻璃近紅外光譜特性分析[A];第三次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

3 吳婧;郁露;孫素琴;;栽培與野生丹參的紅外光譜三級(jí)鑒定研究[A];第十四屆全國(guó)分子光譜學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

4 梁逸曾;范偉;陳愛明;張志敏;;近紅外光譜軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[A];第九屆全國(guó)計(jì)算（機(jī)）化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

5 譚福元;李夢(mèng)龍;馮曉瑜;張婧;;紅外光譜譜構(gòu)關(guān)系探討[A];第九屆全國(guó)計(jì)算（機(jī)）化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

6 杭義萍;王海水;;紅外光譜:消除水溶液中水吸收峰干擾的新方法[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第9分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

7 王海水;席時(shí)權(quán);;紅外光譜與長(zhǎng)烴鏈化合物的結(jié)構(gòu)[A];全國(guó)第13屆分子光譜學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2004年

8 謝狄霖;;紅外光譜信息管理系統(tǒng)[A];全國(guó)第13屆分子光譜學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2004年

9 邱江;潘紅春;葉勤;張嗣良;;紅外光譜監(jiān)測(cè)糖化酶發(fā)酵過(guò)程[A];全國(guó)第10屆分子光譜學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];1998年

10 孫寧邦;;氣相色譜或放出氣體分析與付立葉變換紅外光譜聯(lián)用的模塊式接口[A];全國(guó)第五屆分子光譜學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)文集[C];1988年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 記者 李犁;近紅外光譜專業(yè)委員會(huì)云南物聯(lián)站成立[N];云南日?qǐng)?bào);2011年

2 陳銳;紅外光譜三分鐘診腫瘤[N];健康報(bào);2004年

3 馬斌睿;紅外光譜用于中藥質(zhì)控大有可為[N];中國(guó)中醫(yī)藥報(bào);2003年

4 陳銳 郭曉斌;紅外光譜快速準(zhǔn)確診斷腫瘤[N];家庭醫(yī)生報(bào);2004年

5 張東風(fēng) 本報(bào)記者　　;紅外光譜能否成為中藥檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[N];中國(guó)中醫(yī)藥報(bào);2005年

6 史春香 楊悅武 郭祝元;近紅外光譜用于中藥質(zhì)控前景廣闊[N];中國(guó)醫(yī)藥報(bào);2006年

7 陳銳 郭曉斌;只用3～5分鐘紅外光譜實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確診斷腫瘤[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2004年

8 記者 張東風(fēng);紅外光譜可用于中藥生產(chǎn)質(zhì)控[N];中國(guó)中醫(yī)藥報(bào);2011年

9 陳銳;紅外光譜——診斷腫瘤又一利器[N];大眾衛(wèi)生報(bào);2004年

10 龔翔;中藥快速識(shí)別的“武器”[N];中國(guó)醫(yī)藥報(bào);2003年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 龔祖永;光學(xué)和振動(dòng)分子光譜的理論研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

2 薛曉康;電化學(xué)表面增強(qiáng)紅外光譜的應(yīng)用與發(fā)展[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

3 杜國(guó)榮;復(fù)雜體系近紅外光譜建模方法研究[D];南開大學(xué);2012年

4 郝勇;近紅外光譜微量分析方法研究[D];南開大學(xué);2009年

5 程旺興;醌類中藥小分子電子轉(zhuǎn)移機(jī)理研究—紅外光譜電化學(xué)循環(huán)伏吸法和導(dǎo)數(shù)伏吸法[D];安徽大學(xué);2012年

6 賀英;基于半監(jiān)督和遷移學(xué)習(xí)的近紅外光譜建模方法研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

7 王金意;鈀、鎳及其非金屬合金電極的表面紅外光譜與應(yīng)用研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

8 單瑞峰;近紅外光譜建模方法及溫度效應(yīng)研究[D];南開大學(xué);2014年

9 劉海;基于變分模型的紅外光譜超分辨率方法研究[D];華中科技大學(xué);2014年

10 嚴(yán)彥剛;表面增強(qiáng)紅外光譜在鉑族電極上的拓展及應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 馬曉晨;近紅外光譜無(wú)損檢測(cè)霉變板栗的研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2016年

2 周銘;血小板聚集功能的檢測(cè)—光譜學(xué)及軟X線成像研究[D];安徽醫(yī)科大學(xué);2016年

3 李祥輝;近紅外光譜在食品檢驗(yàn)及生物分析中的應(yīng)用研究[D];福州大學(xué);2013年

4 尹嵩杰;基于Matlab平臺(tái)開發(fā)紅外光譜建模工具包及其在中藥中的應(yīng)用[D];廣東藥科大學(xué);2016年

5 龔小林;雙三唑烷烴類MOFs材料的合成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

6 屈麗莉;偏離郎伯—比爾定律體系的紅外光譜研究[D];華南理工大學(xué);2016年

7 朱偉成;表面增強(qiáng)紅外光譜材料的制備和研究[D];南京師范大學(xué);2012年

8 陳灶鑫;靈芝紅外光譜規(guī)律及靈芝微量元素含量的研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2013年

9 戚華溢;嵌入式零樹小波用于紅外光譜壓縮的研究[D];四川大學(xué);2002年

10 曹鳳娟;表面增強(qiáng)紅外光譜對(duì)膜蛋白的檢測(cè)及表面增強(qiáng)紅外基底的研究[D];東北師范大學(xué);2013年

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