[发明专利]基于支持向量机和飞行时间质谱的白酒品牌鉴别方法

说明书

技术领域

本发明所涉及一种白酒品牌识别方法，具体涉及一种将模式识别技术和飞行时间质谱技术相结合的白酒品牌快速识别方法。

背景技术

白酒是我国独有的传统饮品，历史悠久，源远流长。在中国的传统文化与中国人的心理传承中，白酒都有着独特的地位。中国的白酒，大多数是以粮食酿造的。其营养物质含量高，而且易被人体消化和吸收。酒作为一种特殊的商品，给人们的生活也增添了不少丰富的色彩。在中国的社会生活中白酒是社会大众必不可少的消耗品，同时产生了巨大的生产利益和社会利益。由于巨大利益的诱惑和社会道德的丧失一些生产及销售商家将假冒伪劣的产品带入市场，使得人民群众遭受了财产甚至生命安全的威胁。为了保障广大消费者的利益及安全，我们必须针对白酒的真伪进行快速识别检测。

现有的针对白酒品牌鉴别的分析检测方法主要集中于色谱、光谱等检测手段，虽然可以在一定程度上实现对白酒品牌真伪的鉴别，但由于其分析速度慢，难以实现快速高通量以及无法进行现场检测等确定限制了对白酒品牌真伪的控制。

因此，很有必要在现有技术的基础之上，研究涉及一种能准确、快速、全面鉴定白酒的新方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种能准确、快速、全面鉴定白酒品牌，保障广大消费者利益安全的新方法。

本发明应用飞行时间质谱结合支持向量机对白酒品牌进行鉴别。飞行时间质谱具有扫描速度快、操作简单、可重复性好、灵敏度高等特点。为了能够满足快速测量和复杂样品分析的要求以及快速测量和谱图易解析的要求，飞行时间质谱采用软电离源既可以实现单光子电离（SPI），又可以通过光电效应产生光电子，调制光电子至足够能量得到光电子电离源（PEI）。同时质谱的真空系统采用一体式差分分子泵，该分子泵具有三级真空差分系统，在维持质谱仪所需高真空的同时实现了真空泵系统的小型化。而且可以采用直接进样模式实现挥发性特征样品的分析，又可以与二维离子迁移谱模块联用，对气相色谱每一个峰进行详细分析，对化合物进行结构判断和定量分析。从而能够实现对白酒品牌的快速、精准鉴别。

技术方案：为了达到以上目的，本发明采取的技术方案为：

基于支持向量机和飞行时间质谱的白酒品牌鉴别方法，包括飞行时间质谱的谱图信息采集、谱图信息提取和SVM（支持向量机）分类器的构建；

（1）飞行时间质谱的谱图信息采集包括以下步骤：

向15mL的进样瓶中装入5mL的白酒样品，顶空体积10ml，采用室温下大气压毛细管直接顶空采样进行分析，主要参数条件：电离方式：单光子电离；抽真空至0.8X10-3Pa-1.8X10-3Pa左右；电离区气压为7.0～7.5Pa；加速区电压为2650～2700V，250微米毛细管直接进样，无加热措施；每张TOF质谱全谱图信号累计时间为15～18秒；

（2）谱图信息的提取：

采用PCA（主成分分析方法）的方法对白酒样本的飞行时间质谱的谱图的原始数据矩阵进行数据降维，

设白酒样本的飞行时间质谱图的训练样本集数据记为是n×m维的原始数据矩阵，其中第i行是由第i个白酒样本的m维原始数据组成的。l_i是的类别标签，即第i白酒样本对应的等级；l_i是的类别标签，即第i白酒样本对应的等级。

由于白酒样本特征很多，在高维空间研究白酒样本的分布规律比较麻烦。需要采用降维的方法寻找投影矩阵W将特征映射到低维空间：Y=X·W。

本发明采用PCA方法，PCA为无监督的特征提取（降维）方法，可在最小均方意义下寻找最能代表原始数据的投影方法，使得低维子空间能最好的描述原始高维数据。

PCA算法：

1）计算数据矩阵X的协方差矩阵S；

2）计算协方差矩阵S的按大到小排序的特征值λ₁,λ₂,…,λ_m及对应的特征向量