荧光光谱成像技术结合主成分分析与Fisher判别快速鉴别肉苁蓉

作     者：黎远鹏 黄富荣 董佳 肖迟 冼瑞仪 马志国 赵静 LI Yuan-peng;HUANG Fu-rong;DONG Jia;XIAO Chi;XIAN Rui-yi;MA Zhi-guo;ZHAO Jing

作者机构：暨南大学光电工程系广东广州510632 暨南大学药学院广东广州510632 华南农业大学理学院广东广州510636 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2015年第35卷第3期

页      面：689-694页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0804[工学-仪器科学与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11004086) 广东省战略新兴产业核心技术攻关项目(2012A032300016) 高等学校博士学科点专项科研基金项目(20124401120005) 广东省自然科学基金项目(S2011040001850) 广东高校优秀青年创新人才培养计划项目(LYM11026) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(21612436 21612353)资助 

主　　题：荧光光谱成像 主成分分析 Fisher 判别 肉苁蓉 鉴别 

摘      要：为探究一种快速、可靠的肉苁蓉属中药材检测方法，实验采用荧光光谱成像技术结合模式识别方法对肉苁蓉属三种中药材：荒漠肉苁蓉、管花肉苁蓉和沙苁蓉进行鉴别研究。实验中发现肉苁蓉样品存在较显著的荧光特性，采集来自不同产地、不同批次以及不同超市购买的三种肉苁蓉属药材的40个样品的荧光光谱图像，对图像进行去噪、二值化处理后，根据光谱立方体绘制每个样本的光谱曲线，将所得450～680 nm 波段范围内的光谱数据作为鉴别分析的研究对象，应用主成分分析法（PCA）对三种肉苁蓉的光谱数据进行降维处理，再结合 Fisher 判别方法对三种肉苁蓉进行鉴别。分别比较多元散射校正（MSC）、标准正态变量校正变换（SNV）以及一阶微分（FD）三种数据预处理方法对鉴别模型的影响，并根据主成分的累积贡献率和主成分因子数对判别模型效果的影响对主成分因子数进行优化。分析结果表明：一阶微分预处理后提取前四个主成分进行 Fisher 判别的鉴别效果最佳，PCA 结合 Fisher 判别建立肉苁蓉属三种药材的判别模型原始判别的准确率达到100％，交叉验证的准确率达到95％。由此可见，利用荧光光谱成像技术结合主成分分析及 Fisher 判别对肉苁蓉属三种药材的鉴别分析是可行的，而且具有操作简便、快速、可靠等优点。