中國(guó)科學(xué)院研發(fā)出了一種可以改善近紅外光譜儀模型轉(zhuǎn)移效果的新算法

近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所在光譜學(xué)期刊Spectrochimica Acta Part A： Molecular and Biomolecular Spectroscopy上發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于近紅外光譜技術(shù)方向算法的新成果，這種新的算法改善了近紅外光譜儀進(jìn)行模型轉(zhuǎn)移的效果，有助近紅外光譜技術(shù)的推廣與應(yīng)用。

近紅外光譜作為一種分析速度快、效率高、成本低、重現(xiàn)性好的新型光譜分析技術(shù)，近年來(lái)得到了迅速發(fā)展，不僅儀器類型更加多樣，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。近紅外光譜儀在使用過(guò)程中經(jīng)常遇到檢測(cè)條件或者儀器自身發(fā)生變化的情況，例如樣品檢查溫濕度變化、樣品形態(tài)改變、儀器附件更換等，此時(shí)采集的光譜會(huì)出現(xiàn)吸光度差異和波長(zhǎng)漂移等問(wèn)題，造成檢測(cè)結(jié)果偏差。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵在于模型轉(zhuǎn)移。

模型轉(zhuǎn)移是指當(dāng)檢測(cè)條件改變時(shí)，依靠系統(tǒng)的校正方法修正當(dāng)前使用的分析模型的誤差，使其在新的條件下同樣適用，避免重新建模的方法。模型轉(zhuǎn)移主要通過(guò)主機(jī)和子機(jī)檢測(cè)信號(hào)之間的聯(lián)系，擬合出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)，保證多臺(tái)儀器檢測(cè)結(jié)果的一致性。

傳統(tǒng)的模型轉(zhuǎn)移過(guò)程聚焦于用更準(zhǔn)確、更復(fù)雜的算法描述檢測(cè)條件變化前后整組光譜信號(hào)間的關(guān)系。然而，整組光譜中只有一部分是有效的，而其余部分會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)移的結(jié)果造成干擾。因此中科院的研究人員提出了一種基于相關(guān)分析的波長(zhǎng)選擇方法（CAWS），通過(guò)設(shè)計(jì)一系列系統(tǒng)方法，選擇合適的波段——既有較高的儀器間相關(guān)性，又有足夠的待測(cè)組分相關(guān)信息。

研究人員在實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)中以一組玉米公開(kāi)數(shù)據(jù)集和一組米糠真實(shí)數(shù)據(jù)集作為案例，對(duì)比了其它多種算法，發(fā)現(xiàn)CAWS可以有效改善近紅外光譜的模型轉(zhuǎn)移效果，為解決儀器之間的模型轉(zhuǎn)移問(wèn)題提供了一個(gè)更好的解決方案。

模型轉(zhuǎn)移問(wèn)題是限制近紅外光譜技術(shù)推廣應(yīng)用的主要原因之一，而且隨著儀器小型化、成像及超光譜成像的發(fā)展，模型轉(zhuǎn)移在近紅外光譜技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的地位也會(huì)越來(lái)越重要。模型轉(zhuǎn)移的突破將為近紅外光譜儀器的發(fā)展帶來(lái)重要的影響。

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