光谱的量子化指纹图谱的处理方法、系统、介质及应用与流程

本发明属于光谱处理技术领域，尤其涉及一种光谱的量子化指纹图谱的处理方法、系统、介质及应用。

背景技术：

目前：当用合适的探测器在特殊的温度、ph、粘度、介质的被分析物的分子或离子特性、以及挥发性下测量分子量、折射率、被分析物样品对不同能量的电磁辐射的发射和吸收特性、以及极性时，被分析物分子的特性就会被了解，这反过来可解释被分析物的能量及其与特殊电磁波性质或电性质作用的功效关系。当具有特殊极性和结构的分子的分子量用它对任何电磁辐射的吸收和发射特性进行分析时，在变化的物理特性之下，比如在变化的质量、温度、挥发性、粘度、分子或离子介质之下，定性和定量地估计化学和治疗特性，从而估计其功效。这个方法被作为物质的光谱指纹图谱。

然而现有技术并没有针对光谱信号的指纹图谱的量子化获取方法，同时对于部分不完善的色谱信号也不能处理得到量子指纹图谱。其他一些分析仪器常用连续信号无量子化指纹变化技术。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术并没有针对光谱连续信号进行量子指纹图谱的变换和获取方法，只是以连续信号形式给出连续轮廓的光谱指纹图谱，同时对于部分不完善的色谱信号也不能处理得到量子化指纹图谱。现有很多分析测试仪器均能提供几千个点以上的连续型*.csv文件，但无法得到关于被测物质的定性和定量测定的简捷信号，本发明针对此类问题给以解决。

解决以上问题及缺陷的难度为：现有光谱国内外只是用连续形特征曲线表达物理响应信号曲线，无法实现单个量子化信号，因此现有技术是一种整体性特征为主的表达方法，数据量冗杂而无法用于局部和整体定性定量计算。本发明旨在切割并简并光谱的连续信号为量子化指纹信号，把连续光谱转化为多个分立的量子化指纹峰信号；这种转化是一种还原性操作简化，便于整体光谱和区间光谱的定性和定量化应用。这种转化未见在现有计算机软件中实施，包括国内外各类分析仪器均无法实现此种技术，使得测试的数据都无法利用和得到有用的评价信息。因此本发明是一种创新思想和方法，为首次建立。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明提出了间隔抹除法、特征简并法、定点合并法和智能量子化法等四种光谱量子化指纹处理方法，旨在把连续光谱转化为各分立的量子化指纹并把原光谱信息存储在所合并的量子指纹峰点上，简化但不丢失原光谱信号信息。它是一种光谱量子指纹化变换方法，实现连续光谱信号的分立量子化的简捷运算并应用于被测物质的相关质量一致性的整体评价。这种方法把原来抛弃的无法利用的连续光谱信号信息变换为局部的简单的可直接使用的独立信息，便于信号被充分用于被测量物质的定性和定量分析。它拓展了连续光谱的应用范围和科学价值。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种光谱的量子化指纹图谱的处理方法、系统、介质及应用。

本发明是这样实现的，一种光谱的量子化指纹图谱的处理方法，所述光谱的量子化指纹图谱的处理方法包括：

将连续光谱信号点或非分离色谱信号点进行量子指纹变换，得到光谱或非分离色谱的线状或棒状量子指纹图谱并且合并信息存储于其合并所得量子指纹峰点上，以及根据所得量子指纹峰信息结合指纹图谱软件可进行量子指纹的整体定性和整体定量计算以便用于被评价的目标实体。

进一步，所述量子指纹变换方法包括：间隔抹除法、特征简并法、定点合并法和智能量子化法。

其特征在于，所述间隔抹除法包括：设定简并量子线宽度a和抹除量子线宽度b，隔抹谱从光谱信号起始测量点始抹除b宽度的点数量子线，然后简并a宽度的点数量子线，循环抹除和简并操作，直至最末光谱点信号数，将给定数据点数为n的光谱转换为m个量子指纹。

进一步，所述特征简并法包括：在x个简并点中，拟合出n个特征峰(棒图)，①其峰高为简并区内最大峰高，峰位在末点；②最少简并点数为2，若特征峰数小于简并区数，则依次滤除和值最小点；③半峰宽需要除以200，以防止计算出错误；④滤除小峰时不改变大峰的位置。

进一步，所述定点合并法包括：将多光谱数据点合并在最后一个固定点的光谱量子线上，称为末点法；把最大峰高作为末位峰高称为最大法。

进一步，所述智能量子化法包括：①智能化区间：【x1；x2】，输入区间起点x1和终点x2，其他区间只有基线；②智能量子数：m，设置量子指纹数m后，按照原位序列保留量子指纹，智能选择区间最大峰并合并到一个末位量子指纹，按简并和值最小舍弃法保留量子指纹。③智能灵敏度：k；设置最大点信号是起点和终点均值z的k倍选取灵敏度。④智能化预览智能化显示蓝色起终点和红色峰的最大点。

进一步，所述光谱和色谱包括：紫外吸收光谱，中红外吸收光谱，近红外吸收光谱，拉曼光谱，核磁共振波谱，太赫兹吸收光谱，x-射线光谱，差式扫描量热分析谱以及其他色谱图或分离不完善色谱图。

进一步，所述光谱或色谱的量子指纹图谱包括：峰号以及峰点；

所述峰点信息包括：峰号、峰位、半峰宽、峰高、峰面积、峰面积百分比、能否执行峰匹配、能否进行整体定量计算。

进一步，所述光谱的量子化指纹图谱的处理方法还包括：对量子指纹进行手动或全自动积分。

进一步，所述对量子指纹进行全自动积分包括：采用拟合法或连线和法进行全自动积分；

所述拟合法包括：高斯法、egh法和洛伦兹法；

所述连线和法包括谷谷积分和垂直切割。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：将连续光谱信号点或非分离色谱信号点进行量子指纹变换，得到光谱或非分离色谱的线状或棒状量子指纹图谱并且合并信息存储于其合并所得量子指纹峰点上，以及根据所得量子指纹峰信息结合指纹图谱软件可进行量子指纹的整体定性和整体定量计算以便用于被评价的目标实体。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述光谱的量子化指纹图谱的处理方法的光谱的量子化指纹图谱的处理系统，所述光谱的量子化指纹图谱的处理系统包括：

量子指纹变换模块，用于将连续光谱信号点或非分离色谱信号点进行量子指纹变换；

量子指纹赋值模块，用于得到光谱或非分离色谱的线状或棒状量子指纹图谱并且合并信息存储于其合并所得量子指纹峰点上。

量子指纹应用模块，根据所得量子指纹峰信息结合指纹图谱软件可进行量子指纹的整体定性和整体定量计算以便用于被评价的目标实体。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明可将紫外吸收光谱(uv)，中红外吸收光谱(ir)，近红外吸收光谱(nir)，拉曼光谱(raman)，核磁共振波谱(nmr)，太赫兹吸收光谱(thzs)，x-射线光谱(x-ray)，差式扫描量热分析谱(dsc)等连续光谱和非分离色谱转化为线状或棒状量子化指纹图谱模式。同时本发明也可将色谱图和分离不完善色谱图以及其他能代表物质含量或活性的连续物理信号转化为线状或棒状量子化指纹图谱。以上信号需要吸光度为纵坐标或其他物理量但必须与被测物质浓度有正比关系。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的光谱的量子化指纹图谱的处理方法流程图。

图2是本发明实施例提供的文件格式，*.cdf，*.csv，*.txt示意图。

图3-图9是本发明实施例提供的色谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种光谱的量子化指纹图谱的处理方法、系统、介质及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的光谱的量子化指纹图谱的处理方法包括：

s101，将连续光谱信号点或非分离色谱信号点进行量子指纹变换，得到光谱或非分离色谱的线状或棒状量子指纹图谱并且合并信息存储于其合并所得量子指纹峰点上，以及根据所得量子指纹峰信息结合指纹图谱软件可进行量子指纹的整体定性和整体定量计算以便用于被评价的目标实体；

s102，对量子指纹进行手动或全自动积分。

s103，用指纹图谱软件对量子指纹进行整体定性和定量分析。

本发明提供的光谱的量子化指纹图谱的处理方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的光谱的量子化指纹图谱的处理方法仅仅是一个具体实施例而已。

本发明实施例提供的量子指纹变换方法包括：间隔抹除法、特征简并法、定点合并法和智能量子化法。

本发明实施例提供的间隔抹除法包括：设定简并量子线宽度a和抹除量子线宽度b，隔抹谱从光谱信号起始测量点始抹除b宽度的点数量子线，然后简并a宽度的点数量子线，循环抹除和简并操作，直至最末光谱点信号数，将给定数据点数为n的光谱转换为m个量子指纹。

本发明实施例提供的特征简并法包括：在x个简并点中，拟合出n个特征峰(棒图)，①其峰高为简并区内最大峰高，峰位在末点；②最少简并点数为2，若特征峰数小于简并区数，则依次滤除和值最小点；③半峰宽需要除以200，以防止计算出错误；④滤除小峰时不改变大峰的位置。

本发明实施例提供的定点合并法包括：将多光谱数据点合并在最后一个固定点的光谱量子线上。

本发明实施例提供的短区带法包括：对光谱曲线一短区间带进行量子指纹处理，设置短区间z1～z2数值，然后按照量值指纹变换方法1～3进行变换。

本发明实施例提供的光谱和色谱包括：紫外吸收光谱，中红外吸收光谱，近红外吸收光谱，拉曼光谱，核磁共振波谱，太赫兹吸收光谱，x-射线光谱，差式扫描量热分析谱以及其他色谱图或分离不完善色谱图。

本发明实施例提供的光谱或色谱的量子指纹图谱包括：峰号以及峰点；

所述峰点信息包括：峰号、峰位、半峰宽、峰高、峰面积、峰面积百分比、能否执行峰匹配、能否进行整体定量计算。

本发明实施例提供的拟合法包括：高斯法、egh法和洛伦兹法；

本发明实施例提供的连线和法包括谷谷积分和垂直切割。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明将连续光谱和非分离色谱转化为线状或棒状量子化指纹图谱模式。其对紫外吸收光谱(uv)，中红外吸收光谱(ir)，近红外吸收光谱(nir)，拉曼光谱(raman)，核磁共振波谱(nmr)，太赫兹吸收光谱(thzs)，x-射线光谱(x-ray)，差式扫描量热分析谱(dsc)，对色谱图和分离不完善色谱图以及其他能代表物质含量或活性的连续物理信号等均可以转化为线状或棒状量子化指纹图谱。以上信号需要吸光度为纵坐标或其他物理量但必须与被测物质浓度有正比关系。

技术方案：

光谱等或色谱的量子指纹图谱具有①峰号，②峰点。峰点信息包括①峰号，②峰位，③半峰宽，④峰高，⑤峰面积，⑥峰面积百分比，⑦能执行峰匹配，⑧能进行整体定量计算。

量子指纹变换方法包括

1.间隔抹除法包括：设定简并量子线宽度a和抹除量子线宽度b，隔抹谱从光谱信号起始测量点始抹除b宽度的点数量子线，然后简并a宽度的点数量子线，循环抹除和简并操作，直至最末光谱点信号数，将给定数据点数为n的光谱转换为m个量子指纹。当a＝b≠1时，可得矩形量子指纹谱。当a＝b＝1时可三角量子指纹谱。当b＝0时则得红外全息指纹基谱。其中k＝a/(a+b)；m＝n/(a+b)。

2.特征简并法包括：在x个简并点中，拟合出n个特征峰(棒图)，①其峰高为简并区内最大峰高，峰位在末点；②最少简并点数为2，若特征峰数小于简并区数，则依次滤除和值最小点；③半峰宽需要除以200，以防止计算出错误；④滤除小峰时不改变大峰的位置。

3.定点合并法包括：将多光谱数据点合并在最后一个固定点的光谱量子线上，称为末点法；把最大峰高作为末位峰高称为最大法。

4.智能量子化法包括：①智能化区间：【x1；x2】，输入区间起点x1和终点x2，其他区间只有基线；②智能量子数：m，设置量子指纹数m后，按照原位序列保留量子指纹，智能选择区间最大峰并合并到一个末位量子指纹，按简并和值最小舍弃法保留量子指纹。③智能灵敏度：k；设置最大点信号是起点和终点均值z的k倍选取灵敏度。④智能化预览智能化显示蓝色起终点和红色峰的最大点。

量子变化方法包括但不止以上四种方法，凡是涉及到把连续光谱信号点或非分离色谱信号点进行分割和简并为线状或棒状指纹谱线的模式均在此专利保护范围内。

5.连续光谱等和连续色谱信号经量子指纹变化后能执行量子指纹的整体定性和整体定量运算。

6.文件格式，*.cdf，*.csv，*.txt等见图2。

7.对量子指纹的积分对量子指纹能进行手动，全自动(①拟合法，②连线和法)积分，其中拟合法包括：a.高斯法，b.egh法和c.洛伦兹法。连线和法包括e.谷谷积分和f.垂直切割。以上适合于连续色谱信号，紫外信号，红外信号和其他连续信号，以及*.scp文件和其他*.txt等连续信号文件。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。