幾種圖像矩特征在分析中的應用研究.pdf

1、隨著分析研究的深入，環(huán)境樣本、中藥以及生物樣本等復雜多組分體系的定性定量分析成為化學分析中重要的研究課題之一。現代分析儀器的發(fā)展在為復雜體系的檢測提供有力的分析手段的同時，獲得的樣本信息越來越全面。如何從這些分析儀器給出數據中快速、有效地提取出有用信息，實現待測組分的精準分析,成為分析化學工作者處理復雜體系分析的一大挑戰(zhàn)。化學計量學的發(fā)展為復雜體系分析研究提供了較大的便利并取得了理想的結果。本學位論文將幾種圖像矩方法應用于分析領域中，利

2、用矩方法的旋轉、平移、縮放不變性以及多分辨等特性，實現水樣、中藥以及生物序列等體系中感興趣組分的分析研究。本學位論文主要包括內容如下：
　　第一章緒論部分。主要介紹了分析化學研究體系現狀、分析儀器在復雜體系中的分析研究與應用、化學計量學在復雜體系中的分析研究與應用、圖像矩特征。最后對本學位論文研究工作做了簡單概括。
　　第二章基于三維熒光光譜，介紹了Zernike矩方法用于水中腐殖酸含量測定的一種有效方法。水環(huán)境中腐殖酸含量

3、的多少會影響水的質量，從而對人及動植物帶來影響。熒光分光光度計給出的腐殖酸水樣三維圖譜，由于干擾物質以及瑞麗和拉曼散射等信號的影響，很難得到腐殖酸的純組分峰，從而給傳統(tǒng)定量分析方法帶來困難。為了獲得腐殖酸的含量信息，本章提出具有多分辨特征的Zernike矩方法提取三維熒光光譜的有效特征信息，之后借助逐步回歸建立定量分析模型，以實現腐殖酸含量測定。本研究方法與多維偏最小二乘和交替三線性分解方法進行了對比，結果表明，我們提出的方法建立的模型

4、更可靠、結果更準確，可以實現水中目標組分的定量分析。
　　第三章基于高效液相色譜-二極管陣列檢測器（HPLC-DAD），使用Tchebichef圖像矩方法實現了對中成藥的質量評估。中藥成分復雜而且其原材料易受到外界環(huán)境影響，對中成藥進行質量分類或判別可以實現中藥產品質量監(jiān)控，避免中藥市場混亂。使用HPLC-DAD測定了14個不同批次的蒲地藍消炎片的三維指紋圖譜，采用Tchebichef矩方法對指紋圖譜提取特征值，并借助層次聚類實現

5、樣本分類。雖然獲得的指紋圖譜存在噪音干擾以及峰漂移的影響，但由于矩方法多分辨性和不變性的特征，分析結果不受影響。通過與主成分分析得到的結果做對比，進一步說明我們方法分類結果的準確性。因此，本研究表明我們的方法能夠為藥品的質量監(jiān)控提供一個快速準確的方法。
　　第四章基于數值化的蛋白質序列，結合Krawtchouk圖像矩方法我們提出了一種蛋白質磷酸化位點預測新方法。蛋白質磷酸化是細胞內重要的調節(jié)機制，磷酸化位點的有效辨別對生命活動研究

6、有重要意義。本章提出了使用Krawtchouk矩方法對擬南芥蛋白質磷酸化位點進行預測。首先借助氨基酸描述符將蛋白質序列數值化，之后將數值矩陣轉換成灰度圖后使用Krawtchouk矩提取局部特征信息，最后所得矩值用于LibSVM建立預測模型。本工作中分別采用10-折交叉驗證和獨立測試集評價所建立的預測模型，并且選取4個已有的預測工具做了對比。結果表明，我們方法所建的模型有較好的準確性和可靠性，可以為蛋白質磷酸化位點實驗測定提供較好的參考信