利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2025105786860
申请人: 苏州工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于AI的化学材料检测信息库检索与标准谱比对系统,其特征在于,包括:数据采集模块:用于通过多光谱传感器采集化学材料的实时光谱数据,所述多光谱传感器覆盖紫外、可见光及红外波段;

光谱预处理模块:基于自适应小波阈值算法对所述实时光谱数据进行多尺度分解与噪声消除,生成去噪光谱序列;

特征提取模块:采用深度残差卷积网络对所述去噪光谱序列进行多层级特征提取,生成光谱指纹特征向量;

检索匹配模块:将所述光谱指纹特征向量输入预构建的图结构检索模型,基于节点相似性度量算法从化学材料信息库中筛选候选标准谱;

动态比对模块:基于改进的量子粒子群优化算法对候选标准谱进行多维度比对,生成最优匹配结果,所述改进的量子粒子群优化算法集成动态惯性权重调整与交叉变异策略。

2.根据权利要求1所述的化学材料检测信息库检索与标准谱比对系统,其特征在于,所述通过多光谱传感器采集化学材料的实时光谱数据包括:多光谱传感器包括紫外分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪及拉曼光谱探头;

对紫外分光光度计数据与傅里叶变换红外光谱数据进行波段对齐,构建全波段光谱曲线;对拉曼光谱探头数据进行基线校正,消除荧光背景干扰;

构建双通道光谱融合网络,第一通道采用一维卷积核提取全波段光谱曲线的全局特征,第二通道采用门控循环单元提取拉曼光谱数据的局部峰位特征;

通过多尺度注意力机制融合所述全局特征与局部峰位特征,生成联合光谱特征图;基于双向长短期记忆网络对所述联合光谱特征图进行时序建模,输出包含化学键振动模式及官能团信息的去噪光谱序列。

3.根据权利要求1所述的化学材料检测信息库检索与标准谱比对系统,其特征在于,所述图结构检索模型采用动态属性图神经网络结构,基于节点嵌入算法实现相似性度量;所述动态属性图神经网络结构包括:构建化学材料‑官能团关联图,图中节点包括化合物节点、官能团节点及光谱特征节点,节点属性包含分子量、极性指数及吸光度;

采用两阶段注意力机制,第一阶段通过空间图卷积层计算化合物节点与相邻官能团节点的关联权重,第二阶段通过时序图卷积层对历史匹配记录进行重要性筛选;

基于多头图注意力模块对节点属性进行迭代更新,每个注意力头融合化学键类型与溶剂环境参数;通过跳跃连接与层归一化机制稳定训练过程,最终输出包含谱峰偏移容差的候选标准谱。

4.根据权利要求1所述的化学材料检测信息库检索与标准谱比对系统,其特征在于,所述改进的量子粒子群优化算法集成动态惯性权重调整与交叉变异策略包括:将比对问题建模为多目标优化问题,决策变量包含谱峰位置偏移量、峰强权重系数及基线拟合参数;

初始化量子粒子群并计算适应度函数,所述适应度函数包含谱形相似度项、峰位对齐项及噪声鲁棒性项;

在惯性权重调整阶段,根据迭代次数动态调整粒子的全局搜索与局部开发能力;在交叉变异阶段,引入混沌映射生成变异方向;

采用并行计算框架对粒子群进行分布式优化,每次迭代更新粒子位置并通过精英保留策略同步全局最优解。

5.根据权利要求1所述的化学材料检测信息库检索与标准谱比对系统,其特征在于,所述深度残差卷积网络采用空洞残差块结构加速特征提取,包括:将去噪光谱序列输入金字塔卷积层,通过不同膨胀率的空洞卷积核提取多尺度光谱特征;

在残差连接阶段,采用自适应通道加权机制融合浅层与深层特征;

引入空间注意力模块对特征图进行重标定,抑制无关谱段干扰。

6.根据权利要求2所述的化学材料检测信息库检索与标准谱比对系统,其特征在于,所述自适应小波阈值算法包括:将原始光谱数据分解为近似系数与细节系数,根据各尺度噪声能量动态调整阈值参数。

7.根据权利要求3所述的化学材料检测信息库检索与标准谱比对系统,其特征在于,所述空间图卷积层采用相对化学距离编码机制,包括:定义化合物节点与官能团节点的相对化学距离向量,包含电负性差异、键长相似度及空间位阻系数;

通过非线性变换层将相对化学距离向量映射为图卷积核的偏置参数;

将所述偏置参数叠加至标准图卷积运算,增强官能团关联关系的建模能力。

8.根据权利要求4所述的化学材料检测信息库检索与标准谱比对系统,其特征在于,所述混沌映射生成变异方向包括:采用Logistic映射生成混沌序列,将混沌变量映射至粒子位置更新方向;

设计动态缩放因子,根据粒子分布密度调整变异步长;

当检测到种群多样性下降时,触发混沌重初始化操作。

9.根据权利要求5所述的化学材料检测信息库检索与标准谱比对系统,其特征在于,所述空间注意力模块通过谱域池化实现,包括:将特征图沿波长维度划分为多个子区间,计算各子区间的能量分布熵,根据能量分布熵生成注意力权重矩阵,对高熵区域进行特征增强;

通过可变形卷积核调整感受野形状,适应非均匀谱峰分布。

10.根据权利要求6所述的化学材料检测信息库检索与标准谱比对系统,其特征在于,所述滑动窗口验证法包括:将去噪光谱序列划分为重叠子窗口,计算各子窗口的信噪比与峰位稳定性;

根据子窗口验证结果动态调整小波分解层数,当检测到连续子窗口重构误差超标时,触发阈值参数自适应重置机制。