近红外漫射光谱失真解耦与实时校正

目前阻碍近红外光谱分析技术推广的主要问题是：测试稳健性问题和模型传递问题；造成测试稳健性下降和需要模型传递的本质原因都是由于光谱同源或异源失真引起的。针对推广该技术的瓶颈问题，项目申请者提出：在对引起光谱失真的各种因素进行溯源与解耦研究的基础上，以小麦、烟草等农产品为研究对象，通过采用 "移动窗口式局部线性光谱失真校正（MWLL）"，和基于蒙特卡罗方法的近红外连续光与物质分子相互作用产生群体模拟理论光谱等方法，研究实现适合光谱失真的快速实时校正（包括"单标准样品快速实时校正"，"单标准物质快速实时校正"，"无标样快速实时校正"），在一定程度上使测试稳健性和模型传递问题得到方便、快速、统一、有效的解决，最大程度的实现绝对分析。

本课题题按照任务书要求，为更好的解决近红外光谱进行定性、定量分析过程中遇到的测试稳健性和模型传递，这两个关键问题，开展近红外漫射光谱失真溯源与校正的基础方法研究，以及实际应用研究。.1、为最大限度消除光谱失真信号的来源，本课题研究中提出了一种“以类间距离和与类内距离和的比值最大化”（符合分析者主观预期目标）作为特征波长筛选依据的方法，并开发出一套具有参数优化功能的特征波长筛选软件，使用红塔集团提供的17种不同类型标准工业分级烟叶作为试验样品，验证了筛选方法的有效性。.2、为消除样品粒度产生光谱失真信号的影响，本课题研究中提出了“非粒度相关谱（non-Particle-Size-Related Spectrometry (nPRS)）”的概念，并开发出了相应的粒度拟合校正算法，以不同粒度的烟草、稻米等试验材料，验证了方法的有效性。.3、本课题研究开发出了一种“移动窗口式局部线性光谱失真校正（MWLL）”算法，并将该算法集成在“中国农业大学近红外光谱通用分析软件（CAUNIRS）”中，该分析软件系统已被红塔烟草集团、上海烟草集团等国内几十家近红外用户使用，已成为上海棱光、德国蔡氏公司近红外仪器的标准配置软件，德国布鲁克、北京瑞利等国内外其它公司的部分用户也配置了该软件。.4、应用该课题研究成果，开展了在烟草生产加工中的应用研究。. 其中“1、2”属于课题任务书中光谱失真溯源与校正部分的研究内容，“3”属于课题任务书中光谱快速实时校正部分的研究内容，“4”属于课题研究成果的拓展应用研究内容。本课题研究中，共培养硕士研究生3名，形成研究论文5篇，其中3篇已发表，2篇已基本完成撰写，达到了课题研究的目标要求。