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基于主元分析法的校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于主元分析法的校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差的方法。該方法通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)分光光度計(jì)和測(cè)試分光光度計(jì)對(duì)校準(zhǔn)樣本的測(cè)量分別得到標(biāo)準(zhǔn)光譜和測(cè)試光譜，然后利用主元分析法將標(biāo)準(zhǔn)光譜和測(cè)試光譜分別轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)矩陣和測(cè)試系數(shù)矩陣，接著采用最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)矩陣和測(cè)試系數(shù)矩陣計(jì)算得校準(zhǔn)矩陣，最后根據(jù)校準(zhǔn)矩陣實(shí)現(xiàn)對(duì)任一經(jīng)測(cè)試分光光度計(jì)測(cè)得的光譜數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)。該發(fā)明應(yīng)用簡(jiǎn)單、效率高、具有很高的實(shí)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】基于主元分析法的校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種校準(zhǔn)儀器間誤差的方法，具體是涉及一種基于主元分析法的校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及全球化的趨勢(shì)，越來(lái)越多的工業(yè)領(lǐng)域需要準(zhǔn)確的顏色測(cè)量數(shù)據(jù)作為顏色復(fù)現(xiàn)的目標(biāo)傳遞給不同的生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門。顏色測(cè)量數(shù)據(jù)的傳遞免除了不同生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門之間分發(fā)樣本的步驟，減少了生產(chǎn)周期同時(shí)提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。例如，某一廠商需要生產(chǎn)一批某種顏色的布料，該廠商旗下有多個(gè)在不同地區(qū)的生產(chǎn)工廠，該廠商只需要將準(zhǔn)確的顏色測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞給生產(chǎn)工廠，然后生產(chǎn)工廠就以傳遞過(guò)來(lái)的顏色測(cè)量數(shù)據(jù)作為目標(biāo)去進(jìn)行生產(chǎn)和品質(zhì)管理，從而免除了寄送實(shí)物樣本的步驟，大大縮短了生產(chǎn)周期，提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
[0003]分光光度計(jì)作為國(guó)際上常用的顏色測(cè)量設(shè)備廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)制造和品質(zhì)管理，其可以測(cè)量顏色樣本在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的光譜數(shù)據(jù)，包含了該樣本的所有的顏色數(shù)據(jù)。因此，分光光度計(jì)測(cè)量得到的光譜數(shù)據(jù)經(jīng)常作為不同廠商間傳遞的顏色測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0004]然而，經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)不同分光光度計(jì)對(duì)同一樣本的顏色測(cè)量是存在一定的誤差的，該誤差稱為儀器間誤差。即使是同一生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的同一款式的分光光度計(jì)之間也存在儀器間誤差。儀器間誤差嚴(yán)重地影響了顏色測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞的準(zhǔn)確性，甚至可能導(dǎo)致生產(chǎn)的商品不符合原先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。目前還沒(méi)有很好的方法校準(zhǔn)儀器間誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決【背景技術(shù)】中所述的問(wèn)題，公開了一種高效、簡(jiǎn)潔的基于主元分析法的校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差的方法。通過(guò)不同分光光度計(jì)對(duì)相同校準(zhǔn)樣本的測(cè)量光譜數(shù)據(jù)之間的擬合實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差，其具體步驟如下:
[0006]I)選取η個(gè)(η—般為20-50個(gè))基本覆蓋各個(gè)色區(qū)的校準(zhǔn)樣本，可采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)色卡或色樣，如X-Rite公司的24色經(jīng)典色卡。
[0007]2)選取兩臺(tái)分光光度計(jì)，其中一臺(tái)作為標(biāo)準(zhǔn)分光光度計(jì)，測(cè)量校準(zhǔn)樣本得到標(biāo)準(zhǔn)光譜，記為矩陣Rs ;將另外一臺(tái)作為測(cè)試分光光度計(jì)，測(cè)量校準(zhǔn)樣本得到測(cè)試光譜，記為矩陣Rt ；
[0008]3)將所有測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行主元分析,取前m個(gè)主元組成主元矩陣V ；
[0009]4)根據(jù)主元矩陣V，將標(biāo)準(zhǔn)光譜矩陣Rs和測(cè)試光譜矩陣Rt分別轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)矩陣Cs和測(cè)試系數(shù)矩陣Ct ；
[0010]Cs = RsXV
[0011]Ct = RtXV
[0012]5)假定標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)矩陣Cs和測(cè)試系數(shù)矩陣Ct滿足等式Cs = CTXK，釆用最小二乘法計(jì)算校準(zhǔn)矩陣K;[0013]6)對(duì)任一經(jīng)測(cè)試分光光度計(jì)測(cè)量得到的光譜數(shù)據(jù)R，首先根據(jù)主元矩陣V轉(zhuǎn)化為系數(shù)矩陣C，再利用矩陣校準(zhǔn)K計(jì)算得校準(zhǔn)后的系數(shù)矩陣C’，最后計(jì)算得到校準(zhǔn)后的光譜數(shù)據(jù)R，；
[0014]C = RXV
[0015]C，= CXK
[0016]R，= C，XVt
[0017]其中Vt表示主元矩陣V的轉(zhuǎn)置。
[0018]本發(fā)明通過(guò)對(duì)校準(zhǔn)樣本的標(biāo)準(zhǔn)光譜和測(cè)試光譜之間的擬合，校準(zhǔn)了分光光度計(jì)儀器間的誤差，即將測(cè)試分光光度計(jì)測(cè)得的光譜數(shù)據(jù)校準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)分光光度計(jì)測(cè)得的光譜數(shù)據(jù)。該發(fā)明應(yīng)用簡(jiǎn)單、效率高、具有很高的實(shí)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是基于主元分析法的校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差的方法流程圖；
[0020]圖2是X-Rite CE7000A分光光度計(jì)測(cè)得的24個(gè)校準(zhǔn)樣本的標(biāo)準(zhǔn)光譜；
[0021]圖3是Datacolor 650分光光度計(jì)測(cè)得的24個(gè)校準(zhǔn)樣本的測(cè)試光譜；
[0022]圖4是某一樣本的測(cè)試光譜、標(biāo)準(zhǔn)光譜以及校準(zhǔn)后的測(cè)試光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以一臺(tái)X-Rite CE7000A分光光度計(jì)和另一臺(tái)Datacolor 650分光光度計(jì)為例，對(duì)上述基于主元分析法的校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差的方法的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行闡述。如圖1所示，其具體步驟如下:
[0024]I)選取X-Rite公司的24色經(jīng)典色卡作為校準(zhǔn)樣本，該色卡包含多種不同的顏色以及不同灰度色，
[0025]2)將X-Rite CE7000A分光光度計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)分光光度計(jì)，Datacolor 650分光光度計(jì)作為測(cè)試分光光度計(jì)。將這兩臺(tái)分光光度計(jì)的測(cè)量條件設(shè)為相同，測(cè)量范圍設(shè)定為400nm到700nm以IOnm為間隔，故每個(gè)測(cè)得光譜數(shù)據(jù)有31個(gè)數(shù)值，記為一個(gè)1X31的矩陣。標(biāo)準(zhǔn)分光光度計(jì)測(cè)量所選取的24個(gè)校準(zhǔn)樣本得到標(biāo)準(zhǔn)光譜，如圖2所示，記為矩陣Rs，其大小為24X31 ;測(cè)試分光光度計(jì)測(cè)量所選取的24個(gè)校準(zhǔn)樣本得到測(cè)試光譜，如圖3所示，記為矩陣Rt，其大小為24X31 ；
[0026]3)將所有測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)光譜Rs進(jìn)行主元分析，取前10個(gè)主元組成主元矩陣V，其大小為 31X10 ；
[0027]4)根據(jù)主元矩陣V，將標(biāo)準(zhǔn)光譜矩陣Rs和測(cè)試光譜矩陣Rt分別轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)矩陣Cs (其大小為24 X 10)和測(cè)試系數(shù)矩陣Ct (其大小為24 X 10)；
[0028]Cs = Rs X V
[0029]Ct = Rt X V
[0030]5)假定標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)矩陣Cs和測(cè)試系數(shù)矩陣Ct滿足等式Cs = CTXK，采用最小二乘法計(jì)算校準(zhǔn)矩陣K，其大小為10X10 ;
[0031]6)對(duì)任一經(jīng)測(cè)試分光光度計(jì)測(cè)量得到的光譜數(shù)據(jù)R，首先根據(jù)主元矩陣V轉(zhuǎn)化為系數(shù)矩陣C，再利用校準(zhǔn)矩陣K計(jì)算得校準(zhǔn)后的系數(shù)矩陣C’，最后計(jì)算得到校準(zhǔn)后的光譜數(shù)據(jù)R’，見(jiàn)圖4所示；
[0032]C = RXV
[0033]C，= CXK
[0034]R，= C，XVt
[0035]其中Vt表示主元矩陣V的轉(zhuǎn)置。
【權(quán)利要求】
1.一種基于主元分析法的校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)選取η個(gè)基本覆蓋各個(gè)色區(qū)的校準(zhǔn)樣本，可采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)色卡或色樣。2)選取兩臺(tái)分光光度計(jì)，其中一臺(tái)作為標(biāo)準(zhǔn)分光光度計(jì)，測(cè)量校準(zhǔn)樣本得到標(biāo)準(zhǔn)光譜，記為矩陣Rs ;將另外一臺(tái)作為測(cè)試分光光度計(jì)，測(cè)量校準(zhǔn)樣本得到測(cè)試光譜，記為矩陣Rt ； 3)將所有測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行主元分析,取前m個(gè)主元組成主元矩陣V； 4)根據(jù)主元矩陣V，將標(biāo)準(zhǔn)光譜矩陣Rs和測(cè)試光譜矩陣Rt分別轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)矩陣Cs和測(cè)試系數(shù)矩陣Ct ；
Cs = RsXV
Ct = RtXV 5)假定標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)矩陣Cs和測(cè)試系數(shù)矩陣Ct滿足等式Cs= CTXK，采用最小二乘法計(jì)算校準(zhǔn)矩陣K ； 6)對(duì)任一經(jīng)測(cè)試分光光度計(jì)測(cè)量得到的光譜數(shù)據(jù)R，首先根據(jù)主元矩陣V轉(zhuǎn)化為系數(shù)矩陣C，再利用校準(zhǔn)矩陣K計(jì)算得校準(zhǔn)后的系數(shù)矩陣C’，最后計(jì)算得到校準(zhǔn)后的光譜數(shù)據(jù)R，; C = RXV C，= CXK R，= C，XVt 其中Vt表示主元矩陣V的轉(zhuǎn)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主元分析法的校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差的方法，其特征在于所述步驟I)中選取η個(gè)基本覆蓋各個(gè)色區(qū)的校準(zhǔn)樣本，可根據(jù)需要選用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)色卡和色樣，也可選用自制的色卡或色樣，η 一般為20-50個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主元分析法的校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差的方法，其特征在于所述步驟3)中選取前m個(gè)主元組成主元矩陣V，可根據(jù)精度和速度的要求靈活選用，m 一般設(shè)為10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主元分析法的校準(zhǔn)分光光度計(jì)儀器間誤差的方法，其特征在于所述步驟5)中利用最小二乘法計(jì)算滿足等式Cs = CtXK的校準(zhǔn)矩陣K。
【文檔編號(hào)】G01J3/46GK103542936SQ201210482906
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月14日
【發(fā)明者】王榮強(qiáng) 申請(qǐng)人:王榮強(qiáng)