基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法及系统，方法包括：计算近红外光谱数据上每个波长点与吸湿率的最大信息系数，得到与波长相关联的最大信息系数序列；根据预设的移动平滑窗对最大信息系数序列进行平滑处理，并结合预设的PLSR模型选择出连续的光谱区间；根据连续投影法对光谱区间中的波长进行提取，得到目标波长，并基于目标波长构建MLP定量模型；基于MLP定量模型对不同时间段待测样品的吸湿率进行检测。以用最大信息系数作为变量重要性指标，实现对波长区间的选择，从而能够筛选出质量高、维度低的变量子集，用于构建MLP定量模型。用于构建MLP定量模型。用于构建MLP定量模型。

【技术实现步骤摘要】
基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法及系统


[0001]本专利技术属于在线检测
，尤其涉及一种基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法及系统。

技术介绍

[0002]包衣具有防潮、掩味、遮光、抗氧化与控制释药行为等作用，是一项中药固体制剂的重要工序。传统的检测方法往往耗时费力或难以形成量化指标，如：经验估算法、离线或旁线测量等。为满足现代制药的要求，过程分析技术被用于生产过程的在线检测，如：近红外光谱、拉曼光谱、太赫兹光谱、图像分析法等。
[0003]近红外光谱具有快速、无损、无需样品前处理等优点，在化工、食品、制药等领域中得到了广泛的应用。然而，光谱中包含了大量无关信息与冗余信号，这会导致模型的复杂度高和预测能力低问题。因此，构建模型前，往往需要波长选择。波长选择是通过算法从原始光谱中挑选出波长子集的过程，其选择的原则是保证不降低模型性能前提下，挑选出尽可能少的变量。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法，用于解决光谱中包含了大量无关信息与冗余信号，导致模型的复杂度高和预测能力低的技术问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法，包括：获取片剂包衣全过程内样品的近红外光谱数据，并计算所述近红外光谱数据上每个波长点与吸湿率的最大信息系数，得到与波长相关联的最大信息系数序列；根据预设的移动平滑窗对所述最大信息系数序列进行平滑处理，并结合预设的PLSR模型选择出连续的光谱区间；根据连续投影法对所述光谱区间中的波长进行提取，得到目标波长，并基于所述目标波长构建MLP定量模型；基于所述MLP定量模型对不同时间段待测样品的吸湿率进行检测。
[0006]第二方面，本专利技术提供一种基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测系统，包括：计算模块，配置为获取片剂包衣全过程内样品的近红外光谱数据，并计算所述近红外光谱数据上每个波长点与吸湿率的最大信息系数，得到与波长相关联的最大信息系数序列；处理模块，配置为根据预设的移动平滑窗对所述最大信息系数序列进行平滑处理，并结合预设的PLSR模型选择出连续的光谱区间；提取模块，配置为根据连续投影法对所述光谱区间中的波长进行提取，得到目标波长，并基于所述目标波长构建MLP定量模型；检测模块，配置为基于所述MLP定量模型对不同时间段待测样品的吸湿率进行检测。
[0007]第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本专利技术任一实施例的基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法的步骤。
[0008]第四方面，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本专利技术任一实施例的基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法的步骤。
[0009]本申请的基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法及系统，以用最大信息系数作为变量重要性指标，并将所得最大信息系数序列经平滑处理，实现对波长区间的选择，从而能够筛选出质量高、维度低的变量子集，并由SPA算法进一步减少波长间的共线性，减少了被选波长的数量。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1为本专利技术一实施例提供的一种基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法的流程图；图2为本专利技术一实施例提供一个具体实施例的波长选择的结果示意图；图3为本专利技术一实施例提供的一具体实施例的实测值与预测值的结果示意图；图4为本专利技术一实施例提供的一具体实施例的在线检测结果示意图；图5为本专利技术一实施例提供的一种基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测系统的结构框图；图6是本专利技术一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0012]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0013]实施例一请参阅图1，其示出了本申请的一种基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法的流程图。
[0014]如图1所示，基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法具体包括以下步骤：步骤S101，获取片剂包衣全过程内样品的近红外光谱数据，并计算所述近红外光谱数据上每个波长点与吸湿率的最大信息系数，得到与波长相关联的最大信息系数序列。
[0015]在本实施例中，获取片剂包衣全过程内样品的近红外光谱数据后，计算近红外光谱数据上每个波长点与吸湿率的最大信息系数。具体为：给定某一有限有序数据集，将X轴划分为x个格子，Y轴划分为y个格子，得到一个x
×
y的网格G；将某一有限有序数据集D中的变量值落入网格G中得到相应的概率分布；
通过改变网格划分位置，将得到不同互信息值，取最大互信息值，其中最大互信息值如下所示：，式中，为有限有序数据集D中的最大互信息值，为有限有序数据集D中互信息值的集合；对最大互信息值做归一化处理，使最大互信息值的范围在[0,1]之间，如下所示：，式中，为归一化后的最大互信息值，为x与y两者的最小值；对网格划分可能得到的所有最大互信息值取最大值，作为最大信息系数MIC，如下所示：，式中，n是有限有序数据集D中元素的数量，代表网格划分的上限值，a=0.6。
[0016]步骤S102，根据预设的移动平滑窗对所述最大信息系数序列进行平滑处理，并结合预设的PLSR模型选择出连续的光谱区间。
[0017]在本实施例中，采用不同窗口大小的移动平滑窗对各个波长的最大信息系数做平滑处理，其中，移动平滑窗的窗口大小间隔为10；设置波长选择阈值，并判断各个波长的所述最大信息系数是否小于波长选择阈值；若第i个波长的最大信息系数不小于波长选择阈值，则选择第i个波长，否则，将第i个波长剔除；将被选中波长作为光谱特征，采用k折交叉验证的方式构建PLSR模型，以交叉均方根RMSECV作为评价指标；经SPA算法处理，得到波长选择的结果，使构成连续的光谱区间。
[0018]需要说明的是，采用不同窗口大小的移动平滑窗对各个波长的最大信息系数序列做平滑处理，具体为：将移动平滑窗的窗口大小设置为2
×
w+1，其中w为正整数；在最大信息系数序列的头部和尾部插入w个0，得到更新后的最大信息系数序列Dnew，其中更新后的最大信息系数序列Dnew在位置i+w对应最大信息系数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法，其特征在于，包括：获取片剂包衣全过程内样品的近红外光谱数据，并计算所述近红外光谱数据上每个波长点与吸湿率的最大信息系数，得到与波长相关联的最大信息系数序列；根据预设的移动平滑窗对所述最大信息系数序列进行平滑处理，并结合预设的PLSR模型选择出连续的光谱区间；根据连续投影法对所述光谱区间中的波长进行提取，得到目标波长，并基于所述目标波长构建MLP定量模型；基于所述MLP定量模型对不同时间段待测样品的吸湿率进行检测。2.根据权利要求1所述的一种基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法，其特征在于，所述计算所述近红外光谱数据上每个波长点与吸湿率的最大信息系数，包括：给定某一有限有序数据集，将X轴划分为x个格子，Y轴划分为y个格子，得到一个x
×
y的网格G；将某一有限有序数据集D中的变量值落入网格G中得到相应的概率分布；通过改变网格划分位置，将得到不同互信息值，取最大互信息值，其中最大互信息值为：，式中，为有限有序数据集D中的最大互信息值，为有限有序数据集D中互信息值的集合；对最大互信息值做归一化处理，使最大互信息值的范围在[0,1]之间，如下所示：，式中，为归一化后的最大互信息值，为x与y两者的最小值；对网格划分可能得到的所有最大互信息值取最大值，作为最大信息系数MIC，如下所示：，式中，n是有限有序数据集D中元素的数量，代表网格划分的上限值，a=0.6。3.根据权利要求1所述的一种基于串联策略波长选择的包衣吸湿率在线检测方法，其特征在于，所述根据预设的移动平滑窗对所述最大信息系数序列进行平滑处理，并结合预设的PLSR模型选择出连续的光谱区间，包括：采用不同窗口大小的移动平滑窗对各个波长的最大信息系数序列做平滑处理，其中，移动平滑窗的窗口大小间隔为10；设置波长选择阈值，并判断各个波长的所述最大信息系数是否小于波长选择阈值；若第i个波长的最大信息系数不小于波长选择阈值，则选择第i个波长，否则，将第i个波长剔除；将被选中波长作为光谱特征，采用k折交叉验证的方式构建PLSR模型，以交叉均方根误差RMSECV作为评价指标；
经SPA算法处理，得到波长选择的结果，使构成连续的光谱区间。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：陶青，姚磊岳，胡伟龙，刘微，鲁铁，罗晓健，何雁，饶小勇，
申请(专利权)人：翰林航宇天津实业有限公司，
类型：发明
国别省市：