一种基于光谱数据标准化进行水质参数的测定方法技术

本发明专利技术提供了一种基于光谱数据标准化进行水质参数的测定方法，该方法首先利用EWMA对样本水质光谱数据进行滤波，并对数据进行降维提取主成分；再利用直接标准化算法对源机与目标机两组数据进行矩阵变换，然后进行Z‑score标准化与归一化数据处理，最后经过拟合回归光谱数据从而得到待测水样的水质参数值。本发明专利技术由于先将光谱数据进行标准化，解决不同水质多参数检测光谱探测存在单元分辨率、精度、响应范围不统一，难以进行不同仪器间测试数据的比对及多参数数据拟合等问题，从而使得不同仪器扫描的光谱经过转移后可以用一个通用模型分析，因此本方法在光谱标准化中具有良好的重复性和通用性，提高了模型传递的利用率，提高水质检测精度和系统的稳定性。

A method of measuring water quality parameters based on spectral data standardization

【技术实现步骤摘要】
一种基于光谱数据标准化进行水质参数的测定方法
本专利技术属于光谱处理分析
，具体涉及一种基于光谱数据标准化进行水质参数的测定方法。
技术介绍
水资源是一切生物生存的物质基础，随着近年来全球人口的急剧增加和工业化的迅速发展。人类对水资源的需求与日俱增，同时水体环境恶化已经成为世界水资源与环境面临的重大问题。随着人们对日常的饮水安全和环保关注度提高，水质参数检测已成为社会水资源质量监控的必要手段。目前主要采用化学法、光谱分析法来进行水质检测。虽然传统的化学方法水质检测精度高，但检测周期较长、需专业人员操作、所使用化学试剂容易产生二次污染。紫外-可见光谱法是利用某些物质的分子吸收200～800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法，可以建立样本光谱信息和其成分含量之间的关系模型，用于预测未知待测样本成分含量。由于紫外-可见光谱法具有快速、无二次污染、指纹检测、可污染溯源等优点，广泛应用于水质检测中，已成为水质检测领域的研究热点。但是，紫外-可见光谱法是一种间接的分析方法，在建立光谱校正模型时，基于不同仪器生产厂家制作工艺不同，同一厂家产品本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光谱数据标准化进行水质参数的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：获取若干具有不同水样参数的样本；/nS2：使用多源光谱仪对步骤S1所述的样本进行紫外-可见光谱采集并去噪，再将去噪后的检测光谱进行加权平均移动滤波处理后，即得到预处理后的检测光谱数据；/nS3：将步骤S2得到的预处理后的检测光谱采用主成分分析进行特征提取，对输入的水质检测光谱数据进行降维，从而输出含k个特征维度的光谱矩阵A′

【技术特征摘要】
1.一种基于光谱数据标准化进行水质参数的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取若干具有不同水样参数的样本；
S2：使用多源光谱仪对步骤S1所述的样本进行紫外-可见光谱采集并去噪，再将去噪后的检测光谱进行加权平均移动滤波处理后，即得到预处理后的检测光谱数据；
S3：将步骤S2得到的预处理后的检测光谱采用主成分分析进行特征提取，对输入的水质检测光谱数据进行降维，从而输出含k个特征维度的光谱矩阵A′n×m；
S4：任意选取一种标准的多源光谱仪作为源机，并将所述源机按照步骤S2-S3测定样本，得到源机测得的光谱数据矩阵；选取待标准的多源光谱仪作为目标机，并将所述目标机按照步骤S2-S3测定同一样本，得到目标机测得的光谱数据矩阵，然后由源机测得的光谱数据矩阵和目标机测得的光谱数据矩阵确定转移矩阵；
S5：将待测水样使用目标机对水质参数进行检测得到待测光谱仪的光谱数据，然后将上述光谱数据代入标准化模型中，计算得到待测水样的标准化光谱数据；
所述标准化模型采用如下公式：
Astd＝Aunknown*F
式中，Aunknown标准化光谱，Astd表示待测光谱仪的光谱，F表示转移矩阵；
S6：将步骤S5获得的标准化光谱数据进行归一化数据处理，并进行拟合回归，然后根据回归后的水质光谱模型得到待测水样的水质参数值。


2.根据权利要求1所述基于光谱数据标准化进行水质参数的测定方法，其特征在于，所述水样参数为COD、浊度、氨氮、TDS或TOC。


3.根据权利要求1所述基于光谱数据标准化进行水质参数的测定方法，其特征在于，所述源机和目...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤斌，周思寒，赵明富，李奉笑，汪仁杰，胡新宇，肖渝，肖棋森，戴若辰，代理勇，钟年丙，罗彬彬，蒋上海，吴德操，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50