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基于支持向量机的中药太赫兹光谱鉴别

陈艳江  
【摘要】: 太赫兹波段位于微波和红外光之间。通过对物质太赫兹波段特性的研究,可以深入了解更多的物质属性。中药鉴别和质量控制一直是中药发展面临的难题。中药鉴别的方法中,光谱法是很重要的一种,然而光谱法鉴别中药的研究大多集中在近红外光谱波段,所以将太赫兹光谱技术应用于中药太赫兹波段的研究,是红外光谱鉴别中药的重要补充。分类鉴别技术是决定鉴别效果的关键。支持向量机是近年来兴起的一种分类技术,因为依据坚实的数学理论,具有快速、准确、抗噪性能好及对小样本特别有效等优点,所以成功应用到了众多研究领域。本论文将支持向量机技术与太赫兹光谱技术相结合,应用到中药鉴别和质量控制的研究中,取得了令人满意的效果。 论文先对三组中药饮片进行光谱研究。虽然三组中药饮片的光谱曲线都非常相似,但通过支持向量机技术完全可以将它们鉴别出来。同时通过与三层BP神经网络鉴别结果的比较,说明支持向量机技术在鉴别中药方面优于三层BP神经网络。然后,利用太赫兹光谱系统对五种不同中药口服液的反射光谱进行研究。支持向量机技术可以通过中药口服液的反射光谱将中药口服液的种类鉴别出来。因此,支持向量机与太赫兹光谱技术相结合是一种快速区分和鉴别中药的有效方法。 论文第一章概述了太赫兹辐射、中药常用鉴别技术及支持向量机的基本特性和研究发展现状。说明了本选题的意义和本论文所包含的主要工作。 论文第二章详细阐述了太赫兹光谱技术所依据的理论基础,包括样品光学常数的提取算法以及支持向量机的理论原理,为今后使用支持向量机进行鉴别奠定基础。 论文第三章详细阐述采用太赫兹时域光谱技术对三组中草饮片进行实验研究,通过分析它们的吸收谱,提取特征数据,然后用支持向量机和神经网络分别建模识别。结果表明,支持向量机结合太赫兹光谱技术是鉴别中药饮片的一种有效方法。 论文第四章详细阐述采用太赫兹时域光谱技术对五种中草口服液进行实验研究。通过分析它们在0.2~1.2THz频率范围内的反射谱,提取特征数据,然后用支持向量机进行建模、识别。结果表明,支持向量机结合太赫兹光谱技术是鉴别中药口服液的一种新的有效方法。 论文第五章总结了本论文的实验结果和数据处理结果,讨论了太赫兹光谱识别技术在中草药领域的应用前景。


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