一种基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法技术

本发明专利技术提供了一种基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法，利用径向基函数网络结合先验信息集合得到透镜参数与峰强度的拟合曲面，根据拟合曲面得出峰强度最高时对应的透镜参数。本发明专利技术采用对质谱仪透镜参数

【技术实现步骤摘要】
一种基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法


[0001]本专利技术属于质谱仪
，尤其是涉及一种基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法。

技术介绍

[0002]三重四极杆质谱仪是目前从事分析工作者对目标化合物进行定性定量分析的一个重要仪器。其由四根平行排列的金属棒组成，施加在棒上的直流电压和射频电压产生磁场，使离子沿着金属棒之间的轴呈螺旋轨道运动。根据施加在电极上的电压，特定m/z值的离子将通过四极杆，其他m/z值更大或更小的离子将向外飞行，无法通过四极杆。
[0003]在使用质谱仪之前我们需要获得待测化合物的最优质谱仪透镜参数，目前获取质谱最优透镜参数有两种方式。一种是手动获取，这需要调试人员或实验人员手动调谐，缺陷是需要耗费一定的人力，牵扯了实验人员的精力，降低了实验效率，同时透镜参数的寻优对调试人员有一定门槛，而且不容易找到全局最优解。另一种是自动寻优，自动寻优一般采用改变单一参数固定其余透镜参数的方式进行参数寻优，这是一种控制变量法的体现。自动寻优有两个缺点，一是寻优时间通常比较长，因为需要多次迭代寻优；二是自动寻优算法确定的最优透镜参数往往不是全局最优的。综上所述，当前的透镜参数寻优方法具有寻优时间较长、效率低、不容易收敛到全局最优解的缺陷。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为克服上述缺陷，本专利技术旨在提出一种基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法，利用径向基函数网络结合先验信息集合得到透镜参数与峰强度的拟合曲面，根据拟合曲面得出峰强度最高时对应的透镜参数。
[0007]进一步的，具体方法如下：
[0008]S1、利用权重向量训练器结合先验集合计算径向基函数网络的权重向量；
[0009]S2、选择径向基函数网络的激活函数；
[0010]S3、根据权重向量和激活函数，得出径向基函数网络的输入
‑
输出显式表达式。
[0011]进一步的，在计算步骤S1中的权重向量时，需要结合损失函数，损失函数的公式如下：
[0012][0013]其中，w为径向基函数网络的权重向量，d(i)为测试集元素，表示测试中实际的谱图强度，参数i＝1,
…
,N，λ为学习率参数，以防止出现过拟合的情况，
中，是以μ
K
为中心的激活函数，x
i
为测试集中第i个元素d(i)的输入参数；令损失函数ε
av
(w)最小化的权重向量就是最终期望的权重向量。
[0014]进一步的，利用迭代算法获取令上述损失函数最小化的权重向量，具体如下：
[0015]步骤1：初始化权重向量和中间矩阵，初始化如下式所示：
[0016]w(0)＝0 and P(0)＝λ
‑1I
[0017]初始情况下，径向基函数网络的权重向量w(0)为零向量，中间矩阵P(0)为一对角阵。
[0018]步骤2：计算第n次迭代的中间矩阵P(n)；
[0019][0020]其中，P(n)为计算过程中第n次迭代的中间矩阵，P(n
‑
1)为计算过程中第n
‑
1次迭代的中间矩阵，为径向基函数向量，为以μ1为中心的激活函数，x
n
表示第n次迭代过程中的输入透镜参数。
[0021]步骤3：计算梯度向量g(n)和梯度系数α(n)，其计算的公式为：
[0022]g(n)＝P(n)φ(n)
[0023]α(n)＝d(n)
‑
w
T
(n
‑
1)φ(n)
[0024]其中，P(n)为上一步中计算得到的中间矩阵，φ(n)为径向基函数向量，如上一步中所介绍的。w
T
(n
‑
1)为上一次迭代中计算的权重向量，d(n)为测试集中的信号强度。
[0025]步骤4：计算第n次迭代的径向基函数网络权重向量w(n)，迭代如下所示：
[0026]w(n)＝w(n
‑
1)+g(n)α(n)
[0027]其中，g(n)表示梯度向量，α(n)表示梯度系数；
[0028]当n＜N时，更新迭代次数n＝n+1，然后返回步骤2；当n≥N时，则算法结束，第N次迭代的输出w(N)即为最终的权重向量。
[0029]进一步的，步骤S2中，激活函数采用高斯函数或者Inverse multiquadrics函数。
[0030]进一步的，径向基函数网络的输入
‑
输出显式表达式为：
[0031][0032]其中y为输入透镜参数x情况下的谱图信号强度，w
n
为权重向量w的第n个元素，为激活函数。
[0033]相对于现有技术，本专利技术所述的基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法具有以下优势：
[0034](1)本专利技术基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法，对质谱仪透镜参数
‑
峰强度曲面进行拟合，而不必实际遍历所有的质谱仪透镜参数
‑
峰强度对；在曲面拟合完成后，就可以根据输入
‑
输出的显式表达式获得峰强度的最大值，依据此得到最佳的透镜参数，这样做的好处在于能够快速得到最佳的透镜参数组合。
[0035](2)质谱仪透镜参数
‑
峰强度曲面拟合采用径向基函数网络方法，使用径向基函数网络能够避免传统拟合方法带来的边缘效应，而且在使用过程中，可以根据质谱仪特性灵活选择不同的激活函数，因此基于径向基函数网络的拟合方法使用更灵活，精度更高。
附图说明
[0036]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0037]图1为质谱仪透镜参数
‑
峰强度曲面拟合方法实现框图；
[0038]图2为径向基函数网络的基本结构图；
[0039]图3为本专利技术实施例所述的输入
‑
输出映射关系三维图。
具体实施方式
[0040]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0041]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0042]本专利提出了一种基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法，这是一种质谱仪透镜参数拟合的快速方法，可以在极少先验信息的情况下快速得到透镜参数
‑
峰强度的拟合曲面，在得到这条拟合曲面后，就可以轻易得出峰强度最高时对应的透镜参数。
[0043]质谱仪透镜参数的以下特性是该拟合算法推导和使用的先决条件，也进一步说明了本申请采用拟合算法的合理性。
[0044]1)调节透镜参数时对质谱仪的分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法，其特征在于：利用径向基函数网络结合先验信息集合得到透镜参数与峰强度的拟合曲面，根据拟合曲面得出峰强度最高时对应的透镜参数。2.根据权利要求1所述的基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法，其特征在于，具体方法如下：S1、利用权重向量训练器结合先验集合计算径向基函数网络的权重向量；S2、选择径向基函数网络的激活函数；S3、根据权重向量和激活函数，得出径向基函数网络的输入
‑
输出显式表达式。3.根据权利要求2所述的基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法，其特征在于，在计算步骤S1中的权重向量时，需要结合损失函数，损失函数的公式如下：其中，w为径向基函数网络的权重向量，d(i)为测试集元素，表示测试中实际的谱图强度，参数i＝1,
…
,N，λ为学习率参数，以防止出现过拟合的情况，中，是以μK为中心的激活函数，x
i
为测试集中第i个元素d(i)的输入参数；令损失函数ε
av
(w)最小化的权重向量就是最终期望的权重向量。4.根据权利要求3所述的基于径向基函数网络的质谱仪透镜参数拟合方法，其特征在于：利用迭代算法获取令上述损失函数最小化的权重向量，具体如下：步骤1：初始化权重向量和中间矩阵，初始化如下式所示：w(0)＝0 and P(0)＝λ
‑1I初始情况下，径向基函数网络的权重向量w(0)为零向量，中间矩阵P(0)为一对角阵；步骤2：计算第n次迭代的中间矩阵P(n)；其中，P(n)为计算过程中第n次迭代的中间矩阵，P(n<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶，李亮，李振，冯新用，刘广才，张远清，贾明正，李小强，凌星，程文播，
申请(专利权)人：天津国科医工科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：