[发明专利]一种基于太赫兹光谱的药物辨识方法

权利要求书

1.一种基于太赫兹光谱的药物辨识方法，其特征在于，所述辨识方法包括以下步骤：

(1)基于太赫兹光谱测量仪器测量样本，获取所述样本的太赫兹光谱及其光学参数；

(2)将所述光学参数分为若干频段，每个频段的光学参数降维后构建样本凸包，依据凸包统计量筛选出最优的线性建模频段，在所述线性建模频段内建立对应参数的线性分类模型，依据多个分类模型的分类结果投票确定样本归属；

所述光学参数分为若干频段的拆分方法如下：将有效频段的所有频率采样点视为欲拆分得到的子频率区间边界的全集，任意抽取两个不同的频率点作为某一子频率区间的边界，其中较大值作为区间上限，较小值作为频率下限；基于该拆分方法，对于s个有效频率采样点，可以得到s(s-1)/2个两两不重合的非空子频率区间；

所述降维通过多维尺度分析法实现，具体步骤为：

a.计算样本光学参数的距离矩阵；设s₀代表光学参数的维度数，1≤s₀≤s，距离矩阵D中元素d_jk表示第j号光谱和第k号光谱的欧式距离，其计算公式如(3)所示：

b.通过d_jk定义并计算目标矩阵T，T的代表元素为t_ij；

c.求T的特征值矩阵D和特征向量矩阵V，特征值矩阵D为特征值从大到小排列的对角矩阵，特征向量矩阵V中每个特征向量为列向量，列标对应D中的特征值；

d.取V的前两个特征向量，求x＝V(:,1:2)*D(1:2,1:2).^0.5，.^运算符表示将D(1:2,1:2)的每一元素取非负的算术平方根，将计算结果放入对应位置，生成一个新的同型矩阵，该运算符的优先级高于*；括号内的1:2表示取对应行或列范围，符号：表示取对应行的全部值；

e.所得矩阵x大小为q×2，其中q为样本点数，每一行代表对应样本点降维后的新坐标；

所述凸包构建方法如下：

a.确定凸包的第一个点和第一条边：所有样本点按照横坐标全排列，取横坐标最小的点设为P₁，如横坐标最小的点不止一个，则将这些点中纵坐标最小的设为P₁；求其余各点与P₁连成直线的斜率，斜率最大对应的所有点中，横坐标与P₁之差绝对值最小设为P₂；线段P₁P₂为凸包的第一条边；

b.基于已确定的凸包上两点找下一点：设已经确认的点为P_N、P_N+1，检查是否存在横坐标大于等于P_N+1的点，计算P_N+1与这些点中每一个点连成的向量P_N+1X与向量P_NP_N+1夹角余弦，余弦值最大的对应的那一个新点记为P_N+2；如达到最大余弦值对应向量的另一点不止一个，取最靠近P_N+1的一点记为P_N+2；重复步骤b.，每次以1为增量更新N，直到横坐标大于P_N+1的点不存在时停止；

c.在上一步骤反复进行一次或多次停止时，凸包的第一个右边界点已确定，此时找出所有横坐标小于等于P_N+1且未被标记的点及点P₁，求P_N+1与这些点相连的各向量与向量P_NP_N+1夹角的余弦，取余弦最大的那一个新点记为P_N+2；重复步骤c.，每次以1为增量更新N，并比较新点P_N+2与P₁的坐标，直到二者相同则停止；此时搜索得到凸包的t个点，分别为P₁、P₂...P_t；

所述光学参数为折射率及消光系数。

2.如权利要求1所述基于太赫兹光谱的药物辨识方法，其特征在于，所述药物包括中药、化学药和生物药物。

3.如权利要求2所述基于太赫兹光谱的药物辨识方法，其特征在于，所述中药包括中成药、中药材。