[发明专利]一种基于多模态光谱血液识别的进样装置

权利要求书

1.一种基于多模态光谱血液识别的进样装置，其特征在于：包括载样底座、遮光罩与挡板；

所述载样底座顶部开设有内腔，所述内腔中用于放置和固定盛有待检测的动物或人的血液的抗凝管，抗凝管可以保证血液在检测过程中不凝固；所述载样底座侧壁上设置有进光口，所述进光口用于导入光源发出的入射光线；载样底座上与所述进光口相对的侧壁上设置有透射出光口，当入射光线从进光口进入时，可以用光谱仪从所述透射出光口检测透过血液的光谱强度；载样底座上与所述进光口同侧的侧壁上设置有反射出光口，当入射光线从进光口进入时，可以用光谱仪从所述反射出光口检测血液反射的光谱强度；

所述遮光罩为活动遮光罩，所述遮光罩能够封闭所述内腔开口；

所述内腔包括有相互连通的第一腔体和第二腔体，两者同轴连通，所述第一腔体位于所述第二腔体的上部，且第一腔体的口径大于所述第二腔体的口径，同时，所述第一腔体的高度小于第二腔体的高度；

所述遮光罩的外径略小于所述第一腔体的口径且大于所述第二腔体的口径，使得所述遮光罩扣合插入到第一腔体中；

所述遮光罩包括有相互连通的第三腔体和第四腔体，两者内径相等且同轴无缝连通，所述第三腔体的外径小于第四腔体的外径，所述第三腔体的外径略小于所述第一腔体的口径且大于所述第二腔体的口径，所述第四腔体的外径大于所述第一腔体的口径，同时，所述第三腔体的高度等于所述第一腔体的高度；

所述透射出光口大于光谱仪入射端，以使得所述透射出光口处留有一定的冗余，可供出射光线上下调节，以采集不同位置处的透射光强；

挡板上设置有孔，所述挡板装配于所述透射出光口的外侧，并覆盖透射出光口，所述挡板通过位移机构能够在所述载样底座上透射出光口侧壁上上下左右移动；

利用上述基于多模态光谱血液识别的进样装置进行血液识别的步骤如下，

(1)获得目标血样组，目标血样组中包括有多个血液样本；

(2)将各个血液样本依次放置于血液抗凝管中，避免血液凝固；

(3)将一个血液抗凝管放置并固定于载样底座的内腔中，选择合适的超连续谱激光光源照射样品通过所述反射出光口处的可见光纤光谱仪和所述透射出光口处的近红外光纤光谱仪分别得到血液样品的可见光谱和近红外光谱；

(4)依次将所有的血液抗凝管通过进样装置测量完毕，获取数据的同时采用正则化方法对数据进行预处理；

(5)组织数据：将每个血样的光谱串联成一条一维数组，那么多个样本的光谱数据并列在一起，就组成二维数组，该二维数组的两个维度分别是，光谱波长和样本编号；

(6)分组数据：将血样光谱数据分成N组，每组都包含大约M个血样光谱数据，各组的血样数量不必完全相同，但是不应相差1.5倍及以上的数量，分组采用分层分组的方式，使得每一组中都包含全部物种类别的血样光谱数据； 此外，分组时要考虑光谱数据采集批次，使得不同分组中尽量不包含相同采集批次的血样光谱数据；

(7)迭代循环：

7.1对于N组数据集中的每一组数据集进行操作：将第i组数据集中的M_i个样本随机分层分割为9：1，这个比例称为基准样本分割比例，其中包含样本数量较多的部分作为训练集，较少的部分作为测试集；

7.2对于N组数据集，从第1组数据集到第N组数据集进行如下操作：

1)用流式训练法在第i组训练集上训练出一个识别预测模型P_i，其中的流式训练法为：降维滤波方法→模式识别方法，其中降维滤波方法包括：小波分析，主成分分析，随机投影；其中模式识别方法包括：人工神经网络，决策树，支持向量机，贝叶斯分类器，聚类法；

2)用P_i对其余的N-1组数据中的测试集进行预测，得到N-1个识别率，用R_i，j表示P_i对第j组数据的测试集进行预测的识别率；

3)找到R_i，j中的最小值随机交换第i组训练集和第q组训练集中m个血样光谱数据，m的取值设置为每组训练集数量的5％-15％；

7.3重复步骤7.2进行迭代循环，直到满足条件：(1)步骤2重复了K次，K的取值设置为10到100范围内的数值，或者(2)所有的R_i，j都大于δ，δ的取值根据需要确定，例如0.8或者更高；

(8)识别判断：经过步骤(7)的迭代处理，得到了N个预测模型，在识别判断一个未知来源的血样物种类别时，让每一个预测模型都对该血样的物种给出一个判断，然后将这N个判断进行综合，得出最终的判断；其中综合的方法包括：投票法；加权投票法；如果每个模型的输出结果是概率值，求概率的平均值。