近红外光谱数据处理与定性分析方法研究
近红外光谱分析技术经过若干年的发展，在生物分析应用上有重大的作用。本论文采用光谱法结合化学计量学方法实现了血液种属的非接触式鉴别，并从信息获取，数据处理，校正模型算法和减小环境和自身性质变化的影响等关键环节系统的进行了理论和实验研究来提高模型的预测能力，为光谱法在血液种属的非接触式鉴别的应用中奠定了坚实的基础。本研究主要采用了偏最小二乘法（PLSDA）和最小二乘法支持向量机（LSSVM）建模方法，采用RS法选取训练集样本。通过实验分析可得出LSSVM方法比PLSDA方法建模效果更好，更适合于光谱法人血判别。关键词 吸收光谱法，血液种属鉴别，建模分析，偏最小二乘法，最小二乘支持向量机
目 录
1引言 1
1.1近红外光谱技术发展史 1
1.2 近红外光谱 2
1.2.1 近红外光谱的定义 2
1.2.2 近红外光谱的发展与应用 2
1.3 定性分析及其方法 3
1.3.1 定性分析的定义 3
1.3.2 定性分析方法 4
1.4 定性分析方法在NIR领域的应用进展 5
1.5 研究目的与意义 6
2实验与材料 7
2.1光谱采集系统 8
2.2血液样品 9
2.3 分析方法 9
2.3.1偏最小二乘法（PLS） 9
2.3.2最小二乘支持向量机（LSSVM） 11
2.4模型评价指标 12
3数据处理与判别结果分析 13
3.1近红外光谱的预处理 13
3.1.1 SG光谱预处理 13
3.1.2数据标准化 14
3.1.3 训练集与预测集划分 14
3.2 PLSDA模型结果 15
3.2.1 PLSDA校正模型对训练集的预测结果 15
3.2.2 PLSDA校正模型对预测集的预测结果 16
3.3 LSSVM模型结果 16
3.3.1 LSSVM校正模型对预测集的预测结果 16
3.3.2 LSSVM校正模型对预测集的预测结果 17
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
.4结果对比 17
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1引言
在电磁波的大家族里有一类波长在780～2526 nm范围内的电磁波称之为近红外光。近红外光因其独特的物理特性，被广泛运用与分析领域。90年代以来近红外光谱分析技术以其特有的优势成为发展最快、广受瞩目的分析技术，光谱测量分析技术与化学计量学学科的良好结合，使得分析应对范围更广[1]。这种综合分析技术在分析领域占得一席之地。红外光谱测量信号的数字化和数据分析过程的绿色化又使该技术顺应时代的发展要求。
其中近红外光谱与建模方法的结合对部分生物组织的定性分析有很好的应用，以人与动物血液鉴别为例，该技术的运用对于这一类研究有着重大意义。
1.1近红外光谱技术发展史
近红外光谱仪分析技术的发展也是一波三折依时间大致可以分为如下的5个阶段：
第一阶段，在50年代以前科学家们已经对电磁波有了一定的研究对近红外光谱也有初步的认识，但是由于相关基础条件的不足和其他相伴随的技术不成熟。尚未将该技术投入实际应用与生产中，对近红外光谱的诸多研究也停滞于理论探讨阶段对与其应用方式也缺少实际的佐证。
第二阶段、50年代以后，随着科技的迅速发展大量伴生品也随之出现，如大量商品化的精密仪器，科研共工作者也因此有了研究近红外光谱的基础。
第三阶段、到 60年代科技蓬勃发展，其他各种分析技术也不断地涌现，近红外光谱分析技术因为其暴露出来的缺点逐渐退出分析技术角逐的大舞台，这被人成为分析技术沉睡的巨人[2]。
第四阶段、80年代计算机的出现以及信息技术的快速发展，大数据的处理由复杂变得简单，大量数据计算由计算机代替，这带动了仪器的数字化也推动了多元学课的有机结合。新型的分析技术通过信息处理方法使得光谱信息的提取更为方便，光谱测量背景的抗干扰方面也取得了进展。近红外光谱技术的诸多缺点得到改善，在劣势方面得到补充的情况下近红外光谱分析技术重新受到人们重视，各个领域也开始引入该技术，多元技术联合运用攻克了许多难题。近红外光谱分析技术自此朝着多元有机结合的方向发展。
五、90年代后近红外光诸多的优良性能逐渐为人们所发觉，红外光谱技术也不仅仅局限于眼前，近红外光有着优秀的光导传输性能，这项技术也因为其特有的优势取得了良好经济效益，使其步入一个快速发展的时期[3]。
1.2 近红外光谱
1.2.1 近红外光谱的定义
物质接受光照会反馈对应的吸收光谱，所谓的红外光谱是指分子能选择性吸收某特定波长的红外线，而起分子物理性态变化，内部能量的变动。能级的跃迁，检测红外线被吸收的情况反馈得到物质的电磁波吸收光谱，又称分子振动光谱或振转光谱[4]。
目 录
1引言 1
1.1近红外光谱技术发展史 1
1.2 近红外光谱 2
1.2.1 近红外光谱的定义 2
1.2.2 近红外光谱的发展与应用 2
1.3 定性分析及其方法 3
1.3.1 定性分析的定义 3
1.3.2 定性分析方法 4
1.4 定性分析方法在NIR领域的应用进展 5
1.5 研究目的与意义 6
2实验与材料 7
2.1光谱采集系统 8
2.2血液样品 9
2.3 分析方法 9
2.3.1偏最小二乘法（PLS） 9
2.3.2最小二乘支持向量机（LSSVM） 11
2.4模型评价指标 12
3数据处理与判别结果分析 13
3.1近红外光谱的预处理 13
3.1.1 SG光谱预处理 13
3.1.2数据标准化 14
3.1.3 训练集与预测集划分 14
3.2 PLSDA模型结果 15
3.2.1 PLSDA校正模型对训练集的预测结果 15
3.2.2 PLSDA校正模型对预测集的预测结果 16
3.3 LSSVM模型结果 16
3.3.1 LSSVM校正模型对预测集的预测结果 16
3.3.2 LSSVM校正模型对预测集的预测结果 17
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
.4结果对比 17
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1引言
在电磁波的大家族里有一类波长在780～2526 nm范围内的电磁波称之为近红外光。近红外光因其独特的物理特性，被广泛运用与分析领域。90年代以来近红外光谱分析技术以其特有的优势成为发展最快、广受瞩目的分析技术，光谱测量分析技术与化学计量学学科的良好结合，使得分析应对范围更广[1]。这种综合分析技术在分析领域占得一席之地。红外光谱测量信号的数字化和数据分析过程的绿色化又使该技术顺应时代的发展要求。
其中近红外光谱与建模方法的结合对部分生物组织的定性分析有很好的应用，以人与动物血液鉴别为例，该技术的运用对于这一类研究有着重大意义。
1.1近红外光谱技术发展史
近红外光谱仪分析技术的发展也是一波三折依时间大致可以分为如下的5个阶段：
第一阶段，在50年代以前科学家们已经对电磁波有了一定的研究对近红外光谱也有初步的认识，但是由于相关基础条件的不足和其他相伴随的技术不成熟。尚未将该技术投入实际应用与生产中，对近红外光谱的诸多研究也停滞于理论探讨阶段对与其应用方式也缺少实际的佐证。
第二阶段、50年代以后，随着科技的迅速发展大量伴生品也随之出现，如大量商品化的精密仪器，科研共工作者也因此有了研究近红外光谱的基础。
第三阶段、到 60年代科技蓬勃发展，其他各种分析技术也不断地涌现，近红外光谱分析技术因为其暴露出来的缺点逐渐退出分析技术角逐的大舞台，这被人成为分析技术沉睡的巨人[2]。
第四阶段、80年代计算机的出现以及信息技术的快速发展，大数据的处理由复杂变得简单，大量数据计算由计算机代替，这带动了仪器的数字化也推动了多元学课的有机结合。新型的分析技术通过信息处理方法使得光谱信息的提取更为方便，光谱测量背景的抗干扰方面也取得了进展。近红外光谱技术的诸多缺点得到改善，在劣势方面得到补充的情况下近红外光谱分析技术重新受到人们重视，各个领域也开始引入该技术，多元技术联合运用攻克了许多难题。近红外光谱分析技术自此朝着多元有机结合的方向发展。
五、90年代后近红外光诸多的优良性能逐渐为人们所发觉，红外光谱技术也不仅仅局限于眼前，近红外光有着优秀的光导传输性能，这项技术也因为其特有的优势取得了良好经济效益，使其步入一个快速发展的时期[3]。
1.2 近红外光谱
1.2.1 近红外光谱的定义
物质接受光照会反馈对应的吸收光谱，所谓的红外光谱是指分子能选择性吸收某特定波长的红外线，而起分子物理性态变化，内部能量的变动。能级的跃迁，检测红外线被吸收的情况反馈得到物质的电磁波吸收光谱，又称分子振动光谱或振转光谱[4]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/jscl/230.html
