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专利号: 2017106385444
申请人: 西安文理学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于子空间分析的近红外光谱分析方法,其特征在于:包括如下步骤:(1)校正集样品处理:

步骤1.1 选择p个具有代表性的样品作为校正集样本,其中p为正整数;根据样品近红外光谱响应性质,在M个波长内测量其近红外光谱,对样品进行测定,获得其N个组分值;

步骤1.2 用p行、M列的近红外光谱矩阵X表示校正集样品的近红外光谱,其中X的每一行代表一个样品的吸光度;按同样顺序构建p行、N列的组分矩阵Y,其中Y的每一行代表一个样品的组分值;

步骤1.3 近红外光谱矩阵X预处理:步骤1.3.1 计算上述步骤1.2中构成的近红外光谱矩阵X的平均值行向量mX,如下所述:式中,mXk为行向量mX的第k列元素,Xi,k为矩阵X的第i行k列元素;

步骤1.3.2 计算去均值近红外光谱矩阵X0X0i,k=Xi,k-mXk i=1,2,…,p           (2);

式中,X0i,k为矩阵X0的第i行k列元素,Xi,k为矩阵X的第i行k列元素;

步骤1.4 组分矩阵Y预处理:

步骤1.4.1 计算上述步骤1.2中构成的组分矩阵Y的平均值行向量mY,如下所述:式中,mYk为行向量mY的第k列元素,Yi,k为矩阵Y的第i行k列元素步骤1.4.2 计算去均值组分矩阵Y0,如下所述:Y0i,k=Yi,k-mYk i=1,2,…,p        (4);

式中,Y0i,k为矩阵Y0的第i行k列元素;

步骤1.5 确定子空间:

步骤1.5.1 计算去均值近红外光谱矩阵X0的自相关矩阵R0,如下所述:式中,上标T表示矩阵转置;

步骤1.5.2 计算自相关矩阵R0的特征值λi,其中i=1,2,…,p,并排序使λp≥…≥λ2≥λ1=0;

步骤1.5.3 确定噪声子空间维数nn:步骤1.5.3.1 设置显著性水平α,α≤0.05,计算标准正态分布上侧分位数Nα;

步骤1.5.3.2 设置噪声子空间初始维数nn,其中nn≥p/4;

步骤1.5.3.3 计算部分特征值的平均值ms,如下所述:步骤1.5.3.4 计算特征值λi的均方差步骤1.5.3.5 如果λnn+1≤ms+ss×Nα,令nn=nn+1,转步骤1.5.3.3,否则转步骤1.6;

步骤1.6 输出参数X0、mX、Y0、mY、nn;

(2)完成预测样本组分值确定:

步骤2.1 按校正集样本近红外光谱测量方法测量预测样本近红外光谱,并记为M列向量xt;

步骤2.2 对预测样本光谱进行预处理,得光谱x0,如下所述:x0=xt-mX               (8);

步骤2.3 构造扩展矩阵Xs:

步骤2.4 计算扩展矩阵Xs的自相关矩阵R步骤2.5 对矩阵R进行特征值分解R=VTDV            (11);

式中,矩阵D是以向量[d1,d2,…,dp+1]为对角元素的对角矩阵,且d1≤d2≤…≤dp+1;

步骤2.6 令矩阵V的前nn列构成的矩阵Vn为噪声子空间;

步骤2.7 将Vn分块为两个矩阵V1与V0,其中,V1是Vn的前p行构成的矩阵,V0是Vn的第p+1行构成的矩阵;

步骤2.8 计算初始估计值,如下所述:步骤2.9 输出估计结果y,如下所述:y=y0+Y0            (13)。