[发明专利]一种基于局部相似性匹配的色谱特征峰波段提取与分析方法

权利要求书

1.一种基于局部相似性匹配的色谱特征提取与分析方法，其特征在于：首

先对采集的标准样本的色谱信号进行人工特征波段的选取，然后用选取的特征波段对待分析样本色谱信号进行自适应特征波段匹配、解决色谱峰的非一致漂移，最后利用匹配到的特征峰波段进行相关性分析；其方法为：

(a)选用液相色谱，气相色谱或气质联用色谱中的任意一种色谱分析作为分析方法；

(b)按照已确定的色谱测试条件，测定标准样本的色谱得到色谱信号；

(c)对标准样本的色谱信号进行人工特征波段的选取；

(d)测定待分析样本的色谱得到待分析样本色谱信号；

(e)利用在标准样本色谱中选取的特征峰波段对待分析样本进行自适应特征峰波段匹配；

(f)利用匹配到的特征峰波段进行相关性分析。

2.如权利要求1所述的一种基于局部相似性匹配的色谱特征提取与分析方法，其特征在于：具体的操作步骤为：

一.进行标准样本与待测样本色谱数据的采集：

(1)选用美国Agilent公司GC-MSD7890-5975c气质联用仪作为检测分析仪器；

(2)GC条件：配有Dean Switch装置，利用中心切割技术，使用HP-FFAP为一维色谱柱、HP-5为二维色谱柱，进样量1μL，分流比30:1；进样口温度250℃；中心切割范围：7.0-9.6min，将乙醇切入二维色谱柱中；载气为高纯N₂；柱流速1mL/min；升温程序：初始温度为40℃，保持4min后，以4℃/min程序升温至240℃，保持25min；

MS条件：电子轰击离子源；电子能量70eV；离子源温度250℃；传输线温度280℃；四极杆温度为150℃；质量扫描范围m/z29-400；

二.标准样本特征波段选择：

对采集到的标准样本色谱信号，人工选取色谱信号中较明显的特征峰波段，记录并确认各特征波段的起始位置；

三.进行待分析样本色谱自适应特征匹配；

假设色谱信号长度为M，标准样本色谱信号共选取N个不同的特征波段，对于第i个特征峰波段，其中0＜i≤N，假设其起始位置为B_i,,其中0＜B_i≤M，结束位置为Ei,其中B_i＜Ei≤M，则特征峰波段长度为L_i＝E_i-B_i+1；对第i个特征峰波段的匹配过程如下：

(1)确定匹配范围，对于第i个起始位置为B_i，结束位置为E_i，长度为L_i的特征波段，若B_i＞L_i，则匹配的起始位置MB_i＝B_i-L_i，若B_i≤L_i，则MB_i＝1，若E_i+L_i≤M，匹配的结束位置为ME_i＝E_i+L_i，否则若E_i+L_i＞M，则ME_i＝M；

(2)对于待分析色谱信号，从MB_i出发，以L_i为窗宽度，结束位置为ME_i，步长为1，移动并计算每一个窗内的色谱波段与标准色谱信号相应的特征峰波段的曲线相似度，得到曲线相似度最大的窗以及相应的起始位置MB_iMax和结束位置ME_iMax，这样就得到了在待分析色谱信号上与标准色谱信号相匹配的特征峰波段；曲线相似度的计算采用曲线相关系数，其计算方法如下：

对于长度为m曲线i和曲线j，其相关系数计算公式如下：

Sij=Σk=1m(xik-x‾i)(xjk-x‾j)Σk=1m(xik-x‾i)2Σk=1m(xjk-x‾j)2]]>

式中：

x_ik表示曲线i中第k个点的值；

x_jk表示曲线j中第k个点的值；

表示曲线i的均值；

表示曲线j的均值；

S_ij表示曲线i与曲线j的相关系数；

四.用匹配到的特征进行相似性分析；

将标准样本色谱信号中选取的所有特征峰波段组成一个向量，将待分析样本色谱信号中匹配到的特征峰波段组成一个向量，计算它们之间的相关系数，进行分析判定；将相关系数作为一种曲线整体相似性测度的标准，其绝对值在0到1之间，对于两条曲线，它们的相关系数绝对值越大，则说明这两条曲线越相似。如果两条曲线完全相同,它们的相关系数为1，否则相关系数一般都小于1。