[发明专利]基于多波长透射光谱的水体细菌微生物准确识别方法

权利要求书

1.基于多波长透射光谱的水体细菌微生物准确识别方法，其特征在于，通过划分细菌微生物微结构成分，确定微结构成分光谱特征解析方法，获取细菌微生物多波长透射光谱，提取微结构成分特征参数并重建特征光谱，构建不同细菌微生物指纹光谱库，构造微结构成分光谱综合相似性指数，结合指纹光谱库与微结构成分光谱综合相似性指数进行实测光谱多变量分析，实现细菌微生物准确识别；

所述的基于多波长透射光谱的水体细菌微生物准确识别方法，包括以下步骤：

（1）微结构成分划分：将细菌微结构分为外部结构和内部结构；

（2）微结构成分光谱特征解析方法：细菌微生物对光的吸收与散射是入射光波长的函数，在光谱解析时，光的散射特征重点解析外部结构和内部结构大小、形状、折射率参数，吸收特性解析化学组分组成，并反演核酸、氨基酸、蛋白质的组分含量；

（3）细菌微生物多波长透射光谱获取：利用商品化分光光度计或自行搭建的多波长透射光谱快速测量系统获取细菌微生物多波长透射光谱；

（4）微结构成分特征参数提取与特征光谱重建：利用不同细菌微生物的已知标准样品进行特征光谱解析，提取微结构成分特征参数，基于不同细菌微生物的光谱特征是其在微结构成分上的差异体现，在对特征参数提取的基础上重建不同细菌微生物的指纹特征光谱；

（5）不同细菌微生物指纹光谱库构建：将指纹特征光谱分为外部结构、内部结构以及化学组分三个部分光谱结构进行表征，根据不同种类细菌微生物的光谱结构特性与特征，对不同细菌微生物进行分组、归类，建立不同细菌微生物的多波长透射光谱特征数据库；

（6）微结构成分光谱综合相似性指数构造：基于分解产生的细菌微生物外部结构、内部结构以及化学组分光谱与光谱库中种类进行比对；

（7）实测光谱多变量分析：结合指纹光谱库，分别计算实测光谱分解后的外部结构光谱、内部结构光谱、化学组分光谱及特征峰位与其标准谱的相似性，进行光谱多变量分析分离多组份共存光谱；

（8）细菌微生物准确识别：根据不同细菌微生物各自的特征光谱，通过对共存光谱中不同细菌微生物逐个进行光谱提取，准确识别细菌微生物种类。

2.根据权利要求1所述的基于多波长透射光谱的水体细菌微生物准确识别方法，其特征在于，所述步骤（1）中外部结构包括细胞壁、细胞膜、荚膜，内部结构包括细胞质、核糖体。

3.根据权利要求1所述的基于多波长透射光谱的水体细菌微生物准确识别方法，其特征在于，所述步骤（3）中自行搭建的多波长透射光谱快速测量系统中所用光源为氘灯-卤钨灯，分光器件为光栅分光，探测器为CCD。

4.根据权利要求1所述的基于多波长透射光谱的水体细菌微生物准确识别方法，其特征在于，所述步骤（4）中微结构成分特征参数包括结构权重比例系数、外部结构参数、内部结构参数、外部结构与内部结构化学组分、外部结构与内部结构化学组分浓度以及各化学组分所占比例系数。

5.根据权利要求4所述的基于多波长透射光谱的水体细菌微生物准确识别方法，其特征在于，所述外部结构参数和内部结构参数包括粒径、形状、折射率，所述外部结构与内部结构化学组分包括核酸、氨基酸、蛋白质。

6.根据权利要求1所述的基于多波长透射光谱的水体细菌微生物准确识别方法，其特征在于，所述步骤（6）中比对过程主要考虑光谱特征峰位的吻合程度和光谱波形的相似性，构造外部结构光谱相似性、内部结构光谱相似性和化学组分光谱相似性的加权或乘积指数。