[发明专利]一种近红外光谱与特征图谱的图谱转换方法及其应用

说明书

本发明属于色谱分析技术领域，涉及一种近红外光谱与特征图谱的图谱转换方法及其应用，包括以下步骤：首先，将光谱原始矩阵Xsubgt;1/subgt;和特征图谱原始矩阵Xsubgt;2/subgt;进行异常值剔除及预处理，然后进行奇异值分解，在保留相同的主成分数下，得到Xsubgt;1/subgt;的得分矩阵Ssubgt;1/subgt;和Xsubgt;2/subgt;的Ssubgt;2/subgt;；将Ssubgt;1/subgt;和Ssubgt;2/subgt;两个矩阵进行关联；通过公式Xsubgt;2trans/subgt;＝[Xsubgt;1/subgt;Vsubgt;1/subgt;(Psubgt;1/subgt;supgt;T/supgt;)supgt;+/supgt;(Psubgt;2/subgt;supgt;T/supgt;)]Vsubgt;2/subgt;supgt;T/supgt;，将转换后的图谱校正为适合从仪器的特征图谱；其中，Xsubgt;2trans/subgt;表示转移后的特征图谱矩阵；Vsubgt;1/subgt;的含义是Xsubgt;1/subgt;的负载矩阵；Vsubgt;2/subgt;的含义是Xsubgt;2/subgt;的负载矩阵；Psubgt;1/subgt;supgt;T/supgt;和Psubgt;2/subgt;supgt;T/supgt;是Ps的两个子矩阵，Ps为Ssubgt;comb/subgt;＝[Ssubgt;1/subgt;,Ssubgt;2/subgt;]组合矩阵的负载矩阵；上标“T”表示转置。该方法能够实现近红外光谱和特征(或指纹)图谱之间的图谱转换，实现不同类型仪器之间的图谱转换。

技术领域

本发明属于色谱分析技术领域，涉及一种近红外光谱与特征图谱的图谱转换方法及其应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近红外光谱分析方法(NIR)是当前发展迅速的一种无损、无污染、重现性好的分析技术，符合绿色分析化学技术(GAC)理念。随着化学计量学和计算机技术的发展，该技术已在农产品、石油化学、制药、环境、过程控制、临床及生物医学等领域广泛应用。该方法的一大特点是需要借助化学计量学将样品的光谱信息与对应的参考值信息(如含量、来源等)相关联建立模型，通过所建立的模型对未知的样品进行预测，从而实现分析的目的。近红外光谱快速、无损、绿色，适用于生产现场检测和实时在线分析，已成为过程分析技术(PAT)的重要组成部分，但近红外光谱的峰重叠严重，具体成分信息不明确。

指纹图谱系指某种中药材或中成药经适当处理后运用现代分析手段得到的能够表征或反映该中药特征的图谱或图像。特征图谱(或指纹)图谱技术在中药质量标准中的应用完善了中药复杂体系质量标准的研究思路、方法和模式，也是今后中药质量整体可控性的发展趋势。高效液相色谱(HPLC)分离效能高，特征强，可靠性好，适合作参考方法用于验证。但其预处理复杂、很难用于样品的直接分析，具有破坏样品原始形态、耗时长、污染环境等。因此色谱分析技术难以适用于中药生产过程及其中间物料的及时、快速分析，难以做大批次检验，通常用于中间物料和最终产品生产后的小样本检测及验证。

在近红外光谱分析领域，有经典的模型转移方法，如单变量斜率截距校正(SBC)法、光谱空间转换(SST)法、直接校正(DS)法和分段校正(PDS)法等等。其中SST法、DS法及PDS法都是基于光谱之间的转换实现模型转移。

中药的大部分有效成分均与含氢基团有关，而近红外光谱分析技术反映的正是含氢基团的全部信息，且中药物质成分可以采用指纹图谱进行测定，也可以用近红外光谱技术进行检测。如果将快速的近红外(NIR)光谱测定法与分辨能力强且可靠的基于色谱技术的特征(或指纹)图谱方法相关联，实现由近红外光谱向特征(或指纹)图谱转化，既可以具有NIR光谱的快速、无损、绿色的特点，同时转化后的特征(或指纹)图谱也具有分辨能力强，可靠性好的特点，可以充分发挥两种分析技术的优势。但是，发明人发现，目前，关于NIR光谱与对应特征(或指纹)图谱的转化方法研究甚少，并没有行之有效的转化方法。