Tchebichef圖像矩在分析中的新應用.pdf

1、近年來，儀器分析化學技術和計算化學的發(fā)展產(chǎn)生了許多龐大的多維數(shù)據(jù)，其中包含著更加全面、豐富的化學信息，但同時也增加了提取有效特征信息和多維精準校正的難度。圖像矩方法作為一種特征信息提取的技術，目前已經(jīng)初步用于分析化學領域的部分三維譜圖分析。為了進一步深入研究圖像矩方法的普適性和穩(wěn)定性，以擴展其更多的實際應用，必須探索圖像矩在分析化學領域新應用的可行性及其優(yōu)勢。
　　作為離散正交矩的Tchebichef矩在圖像矩中具有優(yōu)異的性能，除

2、了平移、旋轉、縮放不變性和多分辨率能力，其計算過程中還減少了數(shù)據(jù)冗余和離散化誤差，使結果更加準確、穩(wěn)健。因此，在本研究中我們將Tchebichef矩應用于兩種不同類型的數(shù)據(jù)開展了定量分析的研究。工作之一是基于高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(HPLC-MS)全掃描模式的三維譜圖數(shù)據(jù)。不同于光譜和色譜，質(zhì)譜的信號是棒狀離散的，同時其全掃描模式雖然可以大范圍同時獲取信號，但是由于色譜峰重疊、未知信號干擾等問題難以用于復雜體系的定量分析。工作之二是基

3、于分子二維結構圖像的定量構效關系分析。這種近年來發(fā)展的新型定量構效方法無需復雜的量子描述符，而是采用基于化學結構圖像本身的多元分析，但它最大的缺陷是需要母體化學結構的像素對齊，在大量樣本的定量構效研究中往往耗時費力。因此，我們將Tchebichef矩方法應用于上述兩種類型數(shù)據(jù)，以解決分析化學中的實際問題，同時對Tchebichef矩方法進行了嚴格的驗證確保結果的可信度，探究該方法的優(yōu)越性。本學位論文主要包括：
　　第一章緒論。簡要

4、概述了化學計量學和圖像矩的背景、發(fā)展現(xiàn)狀和前景，以及本學位論文的主要研究內(nèi)容。
　　第二章將Tchebichef矩方法應用于HPLC-MS全掃描模式對清熱解毒口服液中的京尼平苷、連翹苷和龍膽苦苷三種有效成分進行同時定量分析?；讷@得的三維譜圖直接計算Tchebichef矩變量，并通過逐步回歸算法建立了三種活性化合物的定量線性模型。其相關系數(shù)均大于0.9978，檢測限和定量限分別低于0.11μg mL-1和0.49μg mL-1，以

5、相對標準偏差(RSD)計算的日內(nèi)和日間精密度分別小于6.54％和9.47%，而回收率在102.56%至112.15%之間。由于Tchebichef矩的多分辨能力和平移、旋轉、縮放不變性，該方法可以在色譜峰重疊和漂移以及未知成分干擾和噪聲信號的情況下獲得較為理想的定量結果。
　　第三章分子結構圖像結合Tchebichef矩方法對系列抗HIV-1化合物的活性進行定量構效關系分析。針對一系列HIV-1非核苷類逆轉錄酶抑制劑，用基于分子結

6、構圖像計算的Tchebichef矩作為分子信息的描述符，并通過兩個簡單的線性回歸算法——偏最小二乘法（PLS）和逐步回歸建立了QSAR模型。為了驗證方法的可靠性，我們對模型進行了充分而嚴格的統(tǒng)計分析，證實了Tchebichef矩方法可以在無需任何圖像前處理的情況下有效地提取圖像中的綜合化學特征，并獲得了令人滿意的結果。
　　第四章分子結構圖像結合Tchebichef矩方法對苯胺、苯酚類化合物進行水生物毒性的評價。苯胺和苯酚作為兩種

7、大量生產(chǎn)的工業(yè)化學品被廣泛應用，對其的環(huán)境風險評估具有很大的現(xiàn)實意義。基于其分子結構圖像進行計算提取的Tchebichef矩可以同時對費氏弧菌和月牙藻兩種水生生物的毒性建立定量構效關系(QSAR)模型。與之前的方法相比，我們的模型具有更好的性能和預測能力，并可以免去圖像數(shù)據(jù)的預處理過程。因此，所提出的方法為QSAR研究應用于有毒化合物的環(huán)境風險評估提供了一種新的策略。
　　第五章主要結論與展望。總結了Tchebichef矩方法在以