本文關鍵詞：基于Matlab平臺開發(fā)紅外光譜建模工具包及其在中藥中的應用

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【摘要】：本文基于Matlab平臺集成開發(fā)了紅外光譜建模工具包,并應用該工具包簡便構建了兩個研究體系的紅外光譜校正模型,從而可以快速測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、光譜預處理、波段選擇與優(yōu)化、建模、評價等多項功能,并提供了一個基于軟件工程思想,界面友好、直觀可視、模塊清晰、簡單明了、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單、易上手,大大減輕了醫(yī)藥研究相關人員的工作量,即便是沒有建模經驗的分析人員也很容易上手。(1)首先介紹了紅外光譜法結合化學計量學算法,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、求導等光譜預處理方法;無信息變量消除(UVE)、多模型共識無信息變量消除(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)、多模型共識偏最小二乘(cPLS)、支持向量機(SVM)、最小二乘支持向量機(LS-SVM)、反向傳播人工神經網(wǎng)絡(BP-ANN)、徑向基人工神經網(wǎng)絡(RBF-ANN)及隨機森林(RF)等多元校正方法。然后介紹基于Matlab平臺集成開發(fā)了一個紅外光譜建模工具包,主要包括光譜文件存取整合、光譜預處理、波段優(yōu)化、建模、模型評價等功能模塊,介紹了GUI的編寫方法,以及各模塊和上述化學計量學算法的實現(xiàn)方法。(2)應用本文工具包簡便構建了兩個研究體系的紅外光譜校正模型,展示了該工具包的使用過程及其優(yōu)勢。應用一: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,進行一階導數(shù)九點平滑處理(1D9S),濃度數(shù)據(jù)作對數(shù)轉換,以BiPLS對其進行波段優(yōu)化,選出了320個數(shù)據(jù)點(壓縮率18%),并以主成分數(shù)7建立了PLS定量校正模型,其平均相關系數(shù)(R)、預測均方根誤差(RMSEP)、平均相對誤差(MRE)分別為0.92、0.51及0.06。應用二: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),對光譜進行小波變換,然后使用RF,決策樹數(shù)量為1500,樹中變量數(shù)為26,運行5次,結果其模型平均R、RMSEP、MRE、準確率(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個數(shù)據(jù)點,并使用cPLS建模,結果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、簡單預處理、波段選擇、建立校正模型等過程,具有界面友好可視、簡單明了、易于操作等特點,為研究建立中藥紅外光譜的定量校正模型提供了簡便工具。
【關鍵詞】：化學計量學 紅外光譜 Matlab 軟件開發(fā) 定量模型
【學位授予單位】：廣東藥科大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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用10-14
• 1.1.1 原理概述10-11
• 1.1.2 中藥研究中的應用11-14
• 1.2 紅外光譜的校正模型14-15
• 1.3 化學計量學的軟件及工具包15-18
• 1.4 本文主要研究內容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 模型評價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 模型評價模塊58-59
• 2.3 本章小結59-61
• 第三章 紅外光譜建模工具包應用示例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 實驗條件及數(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 實驗條件及數(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83-85
• 第四章 總結與展望85-87
• 4.1 總結85-86
• 4.2 展望86-87
• 參考文獻87-98
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及申請專利98-99
• 致謝99

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋國勝;李琳;胡松青;;傅立葉紅外光譜應用研究進展[J];現(xiàn)代食品科技;2010年04期

2 ;《近紅外光譜解析實用指南》[J];分析化學;2010年07期

3 ;《近紅外光譜解析實用指南》[J];分析化學;2010年10期

4 ;《近紅外光譜解析實用指南》[J];分析化學;2011年01期

5 ;《近紅外光譜解析實用指南》[J];分析化學;2011年02期

6 ;《近紅外光譜解析實用指南》[J];分析化學;2011年03期

7 ;《近紅外光譜解析實用指南》[J];分析化學;2011年04期

8 ;紅外光譜在紡織工業(yè)上的應用[J];印染;1978年02期

9 張?zhí)N珍;;積極開展紅外光譜學術交流[J];化學通報;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

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 甄夢章;;紅外光譜解析程序[A];全國第六屆分子振動光譜學術報告會文集[C];1990年

2 崔繼承;趙振武;丁東;唐玉國;;納米自潔凈玻璃近紅外光譜特性分析[A];第三次全國會員代表大會暨學術會議論文集[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鑒定研究[A];第十四屆全國分子光譜學術會議論文集[C];2006年

4 梁逸曾;范偉;陳愛明;張志敏;;近紅外光譜軟件的設計和實現(xiàn)[A];第九屆全國計算（機）化學學術會議論文摘要集[C];2007年

5 譚福元;李夢龍;馮曉瑜;張婧;;紅外光譜譜構關系探討[A];第九屆全國計算（機）化學學術會議論文摘要集[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];中國化學會第28屆學術年會第9分會場摘要集[C];2012年

7 王海水;席時權;;紅外光譜與長烴鏈化合物的結構[A];全國第13屆分子光譜學術報告會論文集[C];2004年

8 謝狄霖;;紅外光譜信息管理系統(tǒng)[A];全國第13屆分子光譜學術報告會論文集[C];2004年

9 邱江;潘紅春;葉勤;張嗣良;;紅外光譜監(jiān)測糖化酶發(fā)酵過程[A];全國第10屆分子光譜學術報告會論文集[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];全國第五屆分子光譜學術報告會文集[C];1988年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

2 陳銳;紅外光譜三分鐘診腫瘤[N];健康報;2004年

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

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

5 張東風 本報記者　　;紅外光譜能否成為中藥檢測標準[N];中國中醫(yī)藥報;2005年

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

7 陳銳 郭曉斌;只用3～5分鐘紅外光譜實現(xiàn)快速準確診斷腫瘤[N];醫(yī)藥經濟報;2004年

8 記者 張東風;紅外光譜可用于中藥生產質控[N];中國中醫(yī)藥報;2011年

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

10 龔翔;中藥快速識別的“武器”[N];中國醫(yī)藥報;2003年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 龔祖永;光學和振動分子光譜的理論研究[D];中國科學技術大學;2016年

2 薛曉康;電化學表面增強紅外光譜的應用與發(fā)展[D];復旦大學;2008年

3 杜國榮;復雜體系近紅外光譜建模方法研究[D];南開大學;2012年

4 郝勇;近紅外光譜微量分析方法研究[D];南開大學;2009年

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

6 賀英;基于半監(jiān)督和遷移學習的近紅外光譜建模方法研究[D];中國海洋大學;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用研究[D];復旦大學;2010年

8 單瑞峰;近紅外光譜建模方法及溫度效應研究[D];南開大學;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;2014年

10 嚴彥剛;表面增強紅外光譜在鉑族電極上的拓展及應用[D];復旦大學;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

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

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

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

5 龔小林;雙三唑烷烴類MOFs材料的合成、結構及性質研究[D];天津工業(yè)大學;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;2016年

7 朱偉成;表面增強紅外光譜材料的制備和研究[D];南京師范大學;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;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;2002年

10 曹鳳娟;表面增強紅外光譜對膜蛋白的檢測及表面增強紅外基底的研究[D];東北師范大學;2013年

，

本文編號：1048141