[发明专利]采用拉曼光谱对物质进行聚类分析识别的方法

摘要

一种采用拉曼光谱对物质进行聚类分析识别的方法，涉及对物质进行识别的方法，包括步骤：①通过拉曼光谱仪采集样本的拉曼光谱，构成由p个样本组成的样本集；②计算所有样本间的差异系数，构造差异系数方阵；③根据样本间的相互差异系数，去除孤立样本，重新排列出新差异系数方阵；④从新差异系数方阵中依次聚类出样本集的各类；⑤重复步骤④，直至所有元素区分完毕；⑥按照聚类顺序重新排列原始样本顺序，重新绘制差异系数方阵，使各类样本被准确区分成相应区块。本发明利用光谱的差异系数，完成了高背景干扰的拉曼信号聚类，是无监督的聚类方法，方法简便，成本低，满足了探索性检测和现场实际应用需求，可广泛应用于药物、食品、化学品等领域。

主权项

1.一种采用拉曼光谱对物质进行聚类分析识别的方法，包括步骤：①通过拉曼光谱仪采集样本的拉曼光谱，构成由p个样本光谱组成的样本集；其特征在于：该方法还包括以下步骤：②计算所有样本光谱间的差异系数，构造差异系数方阵；③根据样本光谱间的相互差异系数，去除孤立样本，重新排列出新差异系数方阵；④从新差异系数方阵中依次聚类出样本集的各类；⑤重复步骤④，直至所有元素区分完毕；至此，样本集中的所有样本完成聚类；⑥按照聚类顺序重新排列原始样本顺序，重新绘制差异系数方阵，使各类样本被准确区分成相应区块，实现对各类样本的准确识别；步骤② 包括以下具体过程：对样本集中的p个样本光谱，顺序比较第i个和第j个样本光谱差异，计算彼此的差异系数τ_ij，构成p×p的差异系数方阵DSM；步骤③包括以下具体过程：③‑1．找出差异系数方阵DSM中每列的相互差异系数的最小值，即是每个样本光谱与其他样本光谱的差异系数τ_ij（i≠j）中的最小值，构成数组D={min(τ_ij）, i≠j}；③‑2．找出数组D中元素的w个上侧离群值和p₁个保留的下侧元素，p=w+p₁；离群值代表的样本与其他样本不存在相似，不与样本集中的任一样本属于同一类；③‑3．将离群值从差异系数方阵DSM的行列中去除，重新排列出新差异系数方阵DSM₁；步骤④包括以下具体过程：④‑1．选取新差异系数方阵DSM₁第1行的p₁个元素，作升序排列，完成狄克逊检验，区分出p₂个上侧离群值元素和n₁个下侧数值较小的系列元素，p₁=p₂+n₁；④‑2．按照上下侧所包含的元素，从新差异系数方阵DSM₁中分割出尺寸为n₁×n₁的第1类样本方阵N₁，N₁={τ_ij; i,j∈n₁ }；④‑3．将N₁方阵中每列的相互差异系数的最小值，即每个样本光谱与其他样本光谱的差异系数τ_i（i≠j）的最小值，构成数组D₁={min(τ_ij）,i≠j}；如果经狄克逊检验出现了上侧离群值，则将离群值归入步骤④‑1中产生的p₂个上侧离群元素集合；④‑4．将剩余的p₂个上侧元素构成尺寸为p₂×p₂的其他类样本方阵DSM₂，DSM₂={τ_ij; i,j∈p₂}。