[发明专利]获得个体化单位光谱的装置和方法以及估计生物成分的装置和方法

权利要求书

1.一种用于获得个体化单位光谱的装置，所述装置包括：

光谱获取器，被配置为在对象体内存在少量目标成分的情况下在第一测量时间处从所述对象获得第一生物光谱，以及在所述对象体内存在大量所述目标成分的情况下在第二测量时间处从所述对象获得第二生物光谱；以及

处理器，被配置为基于所述目标成分的预定单位光谱，从所述第一生物光谱和所述第二生物光谱中提取所述对象的所述目标成分的个体化单位光谱；

其中，目标成分的预定单位光谱指代预定的每单位浓度的目标成分的光谱，个体化单位光谱指代考虑所述对象个体的光学特性的单位光谱；

其中，所述处理器被配置为基于所述预定单位光谱对从所述第一生物光谱和所述第二生物光谱获得的候选光谱进行缩放，以对应于所述目标成分的所述预定单位光谱，并提取经缩放的候选光谱作为所述对象的所述个体化单位光谱。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器包括：候选光谱提取器，被配置为从所述第一生物光谱和所述第二生物光谱中提取至少一个候选光谱。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述候选光谱提取器还被配置为，基于以下中的至少一种来提取所述至少一个候选光谱：主成分分析PCA、独立成分分析ICA、非负矩阵分解NMF和自动编码AE。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述处理器还包括：

候选光谱选择器，被配置为从提取的所述至少一个候选光谱当中选择与所述目标成分相关联的候选光谱；以及

个体化单位光谱提取器，被配置为基于所述预定单位光谱对所选择的候选光谱进行缩放，并提取经缩放的候选光谱作为个体化单位光谱。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述候选光谱选择器还被配置为，基于所述候选光谱的形状和所述候选光谱随时间的变化中的至少一个来选择候选光谱。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述候选光谱选择器还被配置为，响应于所述候选光谱满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个来选择所述候选光谱，在所述第一条件下，所述候选光谱和所述预定单位光谱之间的第一相似度超过第一阈值，在所述第二条件下，所述候选光谱随时间的变化和阶梯函数之间的第二相似度超过第二阈值，在所述第三条件下，所述第一相似度和所述第二相似度的乘积超过第三阈值。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述候选光谱选择器使用相似度计算方法或统计检验来选择候选光谱，

其中，所述相似度计算方法包括如下中的至少一种：欧几里德距离、曼哈顿距离、余弦距离、马氏距离、杰卡德系数、扩展杰卡德系数、皮尔逊相关系数和斯皮尔曼相关系数，以及

其中，所述统计检验包括f检验、t检验和z检验中的至少一种。

8.根据权利要求4所述的装置，其中，响应于所述候选光谱选择器选择多个候选光谱，所述个体化单位光谱提取器被配置为通过对所选择的多个候选光谱求平均来生成平均候选光谱，并对所生成的平均候选光谱进行缩放以对应于所述预定单位光谱。

9.根据权利要求1所述的装置，还包括：预处理器，被配置为从所述第一生物光谱和所述第二生物光谱中去除噪声。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述预处理器还被配置为使用如下中的至少一种：非对称最小二乘ALS、去趋势、多元散射校正MSC、扩展多元散射校正EMSC、标准正态变量SNV、均值中心化MC、傅立叶变换FT、正交信号校正OSC和Savitzky-Golay平滑处理SG。

11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器包括：

减法器，被配置为从所述第二生物光谱中减去所述第一生物光谱以获得相减光谱，作为所述候选光谱；以及

个体化单位光谱提取器，被配置为对所述相减光谱进行缩放，以对应于所述目标成分的所述预定单位光谱，并提取经缩放的相减光谱作为所述个体化单位光谱。