由于三维荧光光谱技术选择性好、灵敏度高、测试快速等优点目前已在众多领域中被广泛应用.中药药性理论是中药的核心基础理论,是中药学的特色理论之一,中药药性的客观化判别是中医药现代化研究的关键问题.中药中大部分分子具备产生荧光的能力,因而,针对中药三维荧光光谱特征,从中药药性的角度对中药进行分类识别研究.利用FS920型稳态荧光光谱仪测得5组不同浓度的23味寒温类中药溶液制剂的三维荧光光谱数据,获取样本的等高线图和三维荧光光谱图;分析不同样本不同激发波长和发射波长范围存在噪声的基础上,应用集合经验模态分解算法(EEMD)对光谱图进行降噪预处理;基于局部线性嵌入算法(LLE)对光谱数据进行特征提取,分析近邻点数k=12,本征维数d=7时得到的特征向量,结果表明不同浓度的寒性药在PC4和PC6的特征值变化明显,不同浓度的温性药在PC1,PC2,PC4和PC7的特征值变化明显,且浓度越高特征值都有下降趋势.将提取的特征向量输入到随机森林(RF)中,构建LLE-RF分类模型,分析不同参数时LLE-RF分类模型对寒温类中药荧光光谱数据的分类效果,设置RF分类器中训练集和测试集的样本比例分别为3:1和2:1,即训练集的比重r分别为3/4和2/3,分析LLE中近邻点数k取值为7～18,本征维数d分别取值为6,7,8,9和10时分类正确率.当近邻点数k=12,本征维数d=7时LLE-RF模型对中药药性的分类正确率最高,达到96.6％.最后比较同一比例r情况下,采用不同核函数构造SVM分类器对寒温类中药荧光光谱数据分类效果,当多层感知机作为核函数时,分类效果最差.当r=3/4,径向基作为核函数时,寒温类中药荧光光谱数据的分类效果最好,正确率达到82.1％.分析结果表明,通过荧光光谱技术与LLE-RF相结合的方法,能有效的将寒温类中药进行模式识别,并且分类效果比LLE-SVM更理想.
三维荧光光谱 特征提取 中药药性 局部线性嵌入 随机森林