[发明专利]基于光谱数据的模型转移方法

权利要求书

1.一种基于光谱数据的模型转移方法，其特征是，包括：

步骤(1)：样本的指标测定及光谱采集：针对若干个标定样本，采用行业标准检测方法测定n个指标；分别利用主仪器和目标仪器对所述若干个标定样本进行光谱的采集，得到主仪器采集的光谱X_M和目标仪器采集的光谱X_T；

步骤(2)：光谱的预处理：对主仪器采集的光谱X_M和目标仪器采集的光谱X_T分别采用同样的方式进行预处理；

步骤(3)：将所述若干个标定样本划分为校正样本和预测样本，依据校正样本和预测样本将主仪器采集的光谱X_M划分为校正集样本和预测集样本；依据校正样本和预测样本将目标仪器采集的光谱X_T划分为校正集样本和预测集样本；

步骤(4)：由主仪器向目标仪器进行模型转移，即正向转移：

步骤(401)：在主仪器校正集样本中选择设定数量的样本作为转移集样本，然后在目标仪器校正集中选择相同序号的样本作为目标仪器转移集样本，主仪器的转移集样本与目标仪器转移集样本序号一一对应；主仪器和目标仪器的光谱的样本数是必须相等的，但光谱的变量数可以是相等的，也可以不相等；将主仪器转移集样本中光谱X_M的光谱变量和波长范围调整为与目标仪器转移集样本中光谱X_T的光谱变量和波长范围一致；

步骤(402)：将主仪器转移集样本的光谱强度数据与目标仪器转移集样本的光谱强度数据进行关联得到关系模型，即得到转换矩阵；

步骤(403)：将主仪器校正集样本的光谱数据代入转换矩阵，得到适合目标仪器校正集样本的光谱数据；

步骤(404)：基于适合目标仪器校正集样本的光谱数据建立目标仪器校正模型：将适合目标仪器校正集样本的光谱数据作为自变量，将n个测定指标作为因变量，采用多元校正方法将适合目标仪器校正集样本的光谱数据与n个指标数据关联，建立n个校正模型；

步骤(405)：利用目标仪器对待测样本进行光谱的采集，然后利用目标仪器校正模型预测样本的指标值；

在正向转移过程中，将目标仪器转移集光谱XTt进行主成分分解，得到：

XTt＝STtVTt’；(1)

其中，STt表示主成分得分矩阵，VTt表示主成分负载矩阵，符号“’”表示主成分负载矩阵的转置，下标“T”表示目标仪器，下标“t”表示转移集；

设定主成分数lT；将主仪器转移集光谱XMt与STt关联：

STt＝XMtFMt；(2)

其中，FMt表示转换矩阵，符号“M”表示主仪器，“t”表示转移集；

按照FMt＝X+Mt STt计算求解，符号“+”表示广义逆运算；X+Mt表示XMt的广义逆矩阵；

将公式(2)代入公式(1)，得到模型转换后的光谱：

XtT＝XMFMtVTt’；(3)

其中，XtT表示转换后适合于目标仪器样本的光谱矩阵，符号“t”表示转换，符号“T”表示目标仪器，XM表示基于主仪器测定的光谱数据；

按照公式(3)，主仪器校正集的光谱被校正为：

XtTc＝XMcFMtVTt’；(4)

通过式(4)将主仪器校正集的光谱XMc校正为适合目标仪器的光谱XtTc，其中符号“c”表示校正集；

所述步骤(4)替换为：由目标仪器向主仪器进行模型转移，即反向转移：

步骤(411)：在主仪器校正集样本中选择设定数量的样本作为转移集样本，然后在目标仪器校正集中选择相同序号的样本作为目标仪器转移集样本，主仪器的转移集样本与目标仪器转移集样本一一对应；将主仪器转移集样本中光谱XM的光谱变量和波长范围调整为与目标仪器转移集样本中光谱XT的光谱变量和波长范围一致；

步骤(412)：将目标仪器转移集样本光谱强度数据与主仪器转移集样本光谱强度数据进行关联得到关系模型，即得到转换矩阵；

步骤(413)：利用目标仪器对待测样本进行光谱的采集，基于关系模型将目标仪器待测样本的光谱校正为适合主仪器的待测样本光谱；

步骤(414)：利用主仪器校正集样本光谱建立校正模型：将主仪器校正集样本的光谱数据作为自变量，将n个测定指标作为因变量，采用多元校正方法建立n个校正模型；将适合主仪器待测样本的光谱代入主仪器的校正模型预测待预测样本的指标值；

在反向转移过程中，将主仪器转移集光谱XMt进行主成分分解，得到：

XMt＝SMtVMt’；(5)

其中，SMt表示主成分的得分矩阵，“M”表示主仪器，“t”表示转移集；VMt表示主成分负载矩阵,符号“’”表示矩阵的转置；

设定主成分数lM，将目标仪器转移集光谱XTt与SMt关联：

SMt＝XTtFTt；(6)

其中，FTt表示转换矩阵，符号“T”表示目标仪器，“t”表示转移集；

其中按照FTt＝X+Tt SMt计算求解；X+Tt表示XTt的广义逆矩阵；

将公式(6)代入公式(5)，模型转换后的光谱：

XtM＝XTFTtVMt’；(7)

其中，XtM表示转换后适合于主仪器样本的光谱矩阵，符号“t”表示转换，符号“M”表示主仪器；XT表示基于目标仪器测定的光谱数据，符号“T”表示目标仪器；

按照公式(7)，目标仪器的预测集样本的光谱校正为：

XtMv＝XTvFTtVMt’；(8)

通过公式(8)，目标仪器的预测集光谱XTv校正为适合主仪器要求的预测集光谱XtMv，符号“v”表示预测集；

对于目标仪器测定的待测样本，按照公式(9)进行转换：

XtMu＝XTuFTtVMt’；(9)

符号“u”表示待测样本，XTu表示目标仪器测定的待测样本的光谱，XtMu为XTu转化后适合主仪器的待测样本的光谱。