CN108007872B - 光谱检测修正装置、方法以及药品真伪判定系统 - Google Patents

Abstract

本发提供了一种光谱检测修正处理装置、以及包含该光谱检测修正处理装置的药品真伪判定系统，同时还提供了一种对药品光谱进行检测和修正处理的方法。本发明的光谱检测修正处理装置，包括：接收部；第一获取判断部；第一设定部；第二获取判断部；第二设定部；第三获取判断部；第三设定部；判定部，当药品光谱被设定为第一条件合格光谱、第二条件合格光谱、第三条件合格光谱时，判定药品光谱为合格光谱；搜索获取部获；局部最大值；位移偏差值计算部得到位移偏差值；位移修正曲线拟合部对位移偏差值进行拟合得到相应的位移修正曲线；位移修正部合格光谱进行位移值修正计算得到位移修正光谱；最终光谱设定部设定位移修正光谱为最终光谱。

Description

光谱检测修正装置、方法以及药品真伪判定系统

技术领域

本发明具体涉及一种光谱检测修正装置、光谱检测修正方法以及药品真伪判定系统。

背景技术

与传统分析检测方法相比(如化学分析、电化学分析、色谱分析等)，光谱法通常具有快速、准确、无损、可微区分析等特点，在药品分析领域具有广阔的应用前景。随着技术的发展，小型化的便携式光谱仪器逐渐普及，人性化的操作界面使得非专业人员也可以操作、使用仪器，同时有些公司的仪器配套有光谱分析软件，可以对用户采集到的光谱进行判别。

但是，基层一线的光谱仪的操作者和使用者，经常是非专业技术人员，在采用光谱仪器提供的分析软件或第三方软件对光谱数据进行分析时，得到的假阴性或假阳性的结果中有部分是因为忽略了对采集的光谱质量而造成的。并且实际样品的特征各异，对仪器的响应也不尽相同，通过一一明确实验参数的方法也是不可能的。因此，在实际操作过程中，采样人员到底需要采集到怎样的光谱才符合后续分析的要求，有时也是不明确的，这样大大浪费时间、人力、物力。虽然目前对光谱进行分析的软件中可能包含了异常光谱剔除的功能，但这些软件只是告诉哪些是异常光谱，通常无法告知是何种原因产生的异常，对于一线的采样人员的现场测试参数的设置及实验操作规范性的指导意义不大。实际上，光谱具有良好的质量是获得准确可靠分析结果的重要前提与保障，但现状是，光谱分析软件一般专注于对高质量的光谱数据进行分析，基本没有关注待分析的光谱是否具有良好的质量。

另外，采集装置(或采集系统)老化以及不同型号的采集装置之间的误差，会引起采集结果的不一致性，从而影响比对结果，那么若将合格光谱直接与标准药品光谱进行比对，必然会出现误判。所以为了能高效的应用事先建立的分析模型或方法，消除不同仪器之间的差异，以此来达到模型共享的目的就显得尤为重要，可以节约大量的人力、物力、财力。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种对来自光谱数据采集系统的药品光谱进行处理并能够更有效地对合格光谱重新建模消除由于仪器引起的误差的的光谱检测修正装置以及药品真伪判定系统，同时还提供了一种对药品光谱进行检测修正的方法。

本发明提供了还一种光谱检测修正装置，对来自于光谱数据采集系统的药品光谱进行质量检测，并基于存储有与预定采集系统型号相对应的不同标准物质的预定标准物质光谱的标准物质光谱库，对进行质量检测后合格的药品光谱进行修正，其特征在于，包括：光谱质量检测部分和光谱修正部分，其中，光谱质量检测部分用于对药品光谱的质量进行检测，具有：接收部，接收药品光谱，与该药品光谱相对应并且至少含有药品名称、位移值、强度值、噪声值、最大响应参考值和光谱采集系统型号，以及与光谱采集系统相对应的校正标准物质名称以及相应的校正标准物质光谱；第一获取判断部，从原始光谱数据中获取最大位移值和最小位移值，并判断是否满足最小位移值小于预定下限值，最大位移值大于预定上限值的第一条件；第一设定部，当判断满足第一条件时，设定药品光谱为第一条件合格光谱；第二获取判断部，从原始光谱数据中获取最大强度值，并判断是否满足最大强度值小于最大量程值的第二条件；第二设定部，当判断满足第二条件时，设定药品光谱为第二条件合格光谱；第三获取判断部，根据预定获取规则从原始光谱数据的强度值中获取预定数量的极大值，并将该极大值作为特征峰值，同时获取与该特征峰值相对应的噪声值，并判断是否满足特征峰值和噪声值的比值在预定比值范围内的第三条件；第三设定部，当判断满足第三条件时，设定药品光谱为第三条件合格光谱；判定部，当药品光谱被设定为第一条件合格光谱、第二条件合格光谱、第三条件合格光谱时，判定药品光谱为合格光谱，光谱修正部分用于并基于标准物质光谱库，对合格光谱进行修正，并将修正完的合格光谱设定为最终光谱。

本发明提供的光谱检测修正装置中，还可以具有这样的特征：其中，光谱修正部分具有：搜索获取部，基于校正标准物质名称，从标准物质光谱库中搜索并获取相应的预定标准物质光谱；局部最大值获取部，根据预定获取方法，从预定标准物质光谱中获取标准局部最大值，并从校正标准物质光谱中获取校正局部最大值；位移偏差值计算部，从预定标准物质光谱中获取与标准局部最大值相对应的标准位移值，并从校正标准物质光谱中获取与局部最大值相对应的校正位移值，将标准位移值与校正位移值相减，得到位移偏差值；位移修正曲线拟合部，以标准位移值的数值为横坐标，按预定拟合方法对位移偏差值进行拟合得到相应的位移修正曲线，该位移修正曲线的纵坐标称为位移修正值；位移修正部，基于位移修正曲线，对合格光谱进行位移值修正计算得到位移修正光谱；以及最终光谱设定部，设定位移修正光谱为最终光谱。

本发明提供的光谱检测修正装置中，还可以具有这样的特征：其中，预定下限值为150到250中的任意一个值，预定上限值为2500～2700中的任意一个值，预定比值范围为2到100。

本发明提供的光谱检测修正装置中，还可以具有这样的特征：其中，预定获取规则为：当极大值的附近连续数值内强度值上升、同时连续数值内强度值下降时，设定极大值为特征峰值，连续数值为3～21中任意一个奇数值。

本发明提供的光谱检测修正装置中，还可以具有这样的特征：其中，位移修正部包括：位移修正值获取单元，基于合格光谱或平滑光谱的位移值，从位移修正曲线中获取相应的位移修正值；位移修正计算单元，将获取的位移修正值与相应的位移值进行相加。

本发明提供的光谱检测修正装置中，还可以具有这样的特征：其中，预定获取方法包括以下步骤：步骤1，根据高斯函数，分别对预定标准物质光谱正标准物质光谱和校正标准物质光谱的峰进行拟合后，分别得到对应的高斯峰；步骤2，获取预定标准物质光谱对应的高斯峰的峰值作为标准局部最大值，获取校正标准物质光谱对应的高斯峰的峰值作为校正局部最大值。

本发明提供的光谱检测修正装置中，还可以具有这样的特征：其中，预定获取方法包括以下步骤：步骤1，根据洛伦兹函数，分别对预定标准物质光谱和校正标准物质光谱的峰进行拟合，分别得到对应的洛伦兹峰；步骤2，基于小波函数变换检测，获取与预定标准物质光谱对应的洛伦兹峰的峰值作为标准局部最大值，获取与校正标准物质光谱对应的洛伦兹峰的峰值作为校正局部最大值。

本发明提供的光谱检测修正装置中，还可以具有这样的特征：其中，预定拟合方法为n阶多项式拟合方法，n为1-9之间的任一个数值。

本发明还提供了一种药品真伪判定系统，与光谱采集系统以及含有标准物质光谱库和标准药品光谱库的库存储系统相连接，用于判定药品的真伪，其特征在于，包括：光谱接收装置，接收来自光谱采集系统的药品光谱并发送预定个数以上的药品光谱；光谱检测修正装置，采用光谱质量检测部分接收预定个数以上的药品光谱，对药品光谱进行质量检测，将合格的药品光谱判定为合格光谱，采用光谱修正部分基于标准物质光谱库，对合格光谱进行修正，进一步将完成修正的合格光谱设定为最终光谱；光谱比对判定装置，基于标准药品光谱库，对最终光谱进行真伪的判定，其中，光谱检测修正装置为上述任意一项的光谱检测修正装置。

本发明还提供了一种药品光谱检测修正方法，对来自于光谱数据采集系统的药品光谱进行质量检测，基于存储有与预定采集系统型号相对应的不同标准物质的预定标准物质光谱的标准物质光谱库，对进行质量检测后合格的药品光谱进行修正，其特征在于，包括以下步骤：接收部，接收药品光谱，与该药品光谱相对应并且至少含有药品名称、位移值、强度值、噪声值、最大响应参考值和光谱采集系统型号，以及与光谱采集系统相对应的校正标准物质名称以及相应的校正标准物质光谱；从原始光谱数据中获取最大位移值和最小位移值，并判断是否满足最小位移值小于预定下限值，最大位移值大于预定上限值的第一条件；当判断满足第一条件时，设定药品光谱为第一条件合格光谱；从原始光谱数据中获取最大强度值，并判断是否满足最大强度值小于最大量程值的第二条件；当判断满足第二条件时，设定药品光谱为第二条件合格光谱；根据预定获取规则从原始光谱数据的强度值中获取预定数量的极大值，并将该极大值作为特征峰值，同时获取与该特征峰值相对应的噪声值，并判断是否满足特征峰值和噪声值的比值在预定比值范围内的第三条件；当判断满足第三条件时，设定药品光谱为第三条件合格光谱；当药品光谱被设定为第一条件合格光谱、第二条件合格光谱、第三条件合格光谱时，判定药品光谱为合格光谱，光谱修正部分用于并基于标准物质光谱库，对合格光谱进行修正，并将修正完的合格光谱设定为最终光谱。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的光谱检测修正装置、方法以及药品真伪判定系统，因为通过光谱范围、最大量程值、光谱信噪比、光谱强度等方面对光谱质量进行控制，以保证样品的光谱质量符合后续分析的要求。同时也对采样人员实际操作中的实验参数设置给予指导，从而大大提高工作效率和后续分析结果的准确性；并且由于还能从接收的校正标准物质光谱和来自标准物质光谱库的预定标准物质光谱中，分别对获取相应的局部最大值，由此得到相应的位移修正曲线，而利用该位移修正曲线，能对接收的合格光谱进行位移修正，重新建模，消除由于仪器之间的不同或老化引起的误差，因此进一步提高了药品真伪判定结果的准确性。

附图说明

图1为本发明的实施例中药品真伪判定体系的框图；

图2为本发明的实施例中药品真伪判定系统的框图；

图3为本发明的实施例中光谱检测修正装置的框图；

图4为符合第一条件的拉曼光谱；

图5为不符合第二条件的拉曼光谱；

图6为满足第三条件的拉曼光谱；

图7为本发明涉及的的实施例中的对光谱进行拟合前后的峰的对比示例图；

图8为本发明所涉及的实施例中的位移偏差曲线示例图；

图9为本发明实施例的药品真伪判定系统的动作流程图；

图10是本发明实施例的光谱检测修正装置的光谱质量检测部分对药品光谱进行质量检测的动作流程图；

图11是本发明实施例的光谱检测修正装置的光谱修正部分对合格光谱进行修正的动作流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明光谱检测修正装置以及药品真伪判定系统作具体阐述。

图1是本发明所涉及的实施例中的药品真伪判定体系的结构框图。

如图1所示，药品真伪快速判定体系1用于对药品的真伪进行快速判定，包括可相互传递数据信息的库存储系统100、光谱采集系统200以及药品真伪判定系统300。

库存储系统100包括标准药品光谱库110和标准物质光谱库120。

标准药品光谱库110包括标准药品光谱存储部111以及搜索部112。

标准药品光谱存储部111中的存储信息包括各种药品对应的标准药品拉曼光谱，这里的标准药品拉曼光谱指的是药品光谱经过各种拉曼光谱质量检测和修正后得到光谱，用于作为药品真伪判定时的参照标准。本实施例中，不同名称的药品以同一型号的采集装置为基础设立。标准药品光谱存储部111中的存储信息示例见表1所示，表1中的包括采集装置型号栏、与采集装置型号相对应的药品名称栏以及相应的标准药品光谱栏，表1中的标准药品光谱图和标准药品图谱数据用字母结合数字表示。如表1所示，表中的不同药品的光谱均为采集装置型号为“00”的采集装置所采集，不同的药品名称对应不同的标准药品光谱。

表1标准药品光谱存储部的存储信息示例

搜索部112根据收到的搜索指令在标准药品光谱库110中进行搜索，获取需要的标准药品光谱。

标准物质光谱库120包括标准物质光谱存储部121以及搜索部122。

标准物质光谱存储部121以设立标准药品光谱库的同一台采集装置采集不同名称的标准物质设立，含有采集装置型号、不同标准物质名称以及与标准物质名称相对应的标准物质光谱，为了方便区别，将该标准物质光谱命名为预定标准物质光谱，标准物质采用国际规定的标准物质。标准物质光谱存储部121中的存储信息示例见表2所示，表2中的标准物质名称和预定标准物质光谱用字母结合数字表示。表2中，采集装置与表1中的采集装置为同一台采集装置，表2中，各种标准物质对应各自的预定标准物质光谱。

表2标准物质光谱存储部的存储信息示例

如图1所示，光谱采集系统200包括条形码识别部210、光谱采集部220、暂存部分230以及上传部240。

条形码识别部210用于识别待测药品的外包装的条形码，得到与该药品对应的药品名称等信息，并存储入暂存部分230。

光谱采集部220对待判定的药品的一个药片进行采集，采集一次得到一个药品光谱，并逐个存储入暂存部分230。

上传部240将暂存部分230中的采集装置信号、药品名称、药品光谱、校正标准物质名称以及校正标准物质光谱等上传给药品真伪判定系统300进行后续处理和判定。校正标准物质光谱是用于在后续工作中能对仪器之间的误差进行校正，是光谱采集部220在一定规定期限内采集一定国际标准物质得到的标准物质光谱，为了便于区别，命名为校正标准物质名称和校正标准物质光谱。本实施例中设定为进行了5次采集，得到5个药品光谱，上传的校正标准物质光谱为本次进行药品光谱采集前对校正标准物质进行采样得到。为了便于说明，本实施例中，本次采样的药品名称以G表示，光谱采集系统200的型号以04表示，得到的五个药品光谱分别以G-1、G-2、G-3、G-4、G-5表示，校正标准物质名称以B3表示，校正标准物质光谱以B3-G4表示。

图2为本发明所涉及的实施例中药品真伪判定系统的结构框图。

如图2所示，药品真伪判定系统300包括光谱接收装置310、光谱检测修正装置320、光谱比对判定装置330以及控制上述各个装置运行的控制装置340。

光谱接收装置310包括接收部311、判断部312以及输出部313。接收部311接收上传部240传输过来的信息；判断部312对接收的药品光谱的个数进行判断，判断是否满足大于等于预定个数的条件；当判断满足大于等于预定个数时，输出部313将接收的信息输出给光谱检测修正装置320，当判断不满足大于等于预定个数时，则输出药品光谱个数不足的信息反馈给光谱采集系统200。本实施例中预定个数为3个，药品光谱个数为5，满足条件，所以将接收部311接收的信息发送给光谱检测修正装置320。

图3是本发明的实施例中光谱检测处理装置的框图。

如图3所示，光谱检测处理装置320包括光谱质量检测部分、光谱修正部分、暂存部分、输出部分3217以及控制上述各部运行的控制部分3220。

光谱质量检测部分具有：接收部321、预值存储部、第一获取判断部322、第一设定部323、第二获取判断部324、第二设定部325、第三获取判断部326、第三设定部327、判定部3210。

预值存储部存储预定下限值、预定上限值、预定比值范围、预定阈值以及预定获取规则。预定下限值为200，预定上限值为2，预定比值范围为2到100，预定阈值为3000。

接收部321接收光谱接收装置310输出的合格光谱、采集装置信号、药品名称、校正标准物质名称以及校正标准物质光谱等信息，并存储到暂存部分中。

第一获取判断部322包括位移值获取单元3221以及第一条件判断单元3222。

位移值获取单元3221从暂存部分中获取原始拉曼光谱数据，并获取该原始拉曼光谱数据中最大位移值以及最小位移值，并从预值存储部获取预定下限值、预定上限值。

第一条件判断单元3222判断是否满足最小位移值小于预定下限值，最大位移值大于预定上限值的第一条件。

当判断满足第一条件时，第一设定部323将拉曼光谱设定为第一合格光谱，并将第一合格光谱暂存在暂存部分中；当判断不满足第一条件时，第一设定部323不对拉曼光谱进行设定，并将拉曼光谱暂存在暂存部分中。

图4是符合第一条件的拉曼光谱。

如图4所示，拉曼光谱最小位移值为69cm^-1，最大位移值为2799cm^-1，符合第一条件。故而可将该拉曼光谱设定为第一合格光谱，并对其暂存。

第二获取判断部324包括最大强度值获取单元3241、最大量程值获取单元3242以及第二条件判断单元3243。

最大强度值获取单元3241从暂存部分中获取原始拉曼光谱数据，并获取该原始拉曼光谱数据中最大强度值。

最大量程值获取单元3242从暂存部分中获取原始拉曼光谱数据，并获取该原始拉曼光谱数据对应的仪器的最大量程值。

第二条件判断单元3243判断是否满足最大强度值小于最大量程值的第二条件。

当判断满足第二条件时，第二设定部325将拉曼光谱设定为第二合格光谱，并将第二合格光谱暂存在暂存部分中；当判断不满足第二条件时，第二设定部325不对拉曼光谱进行设定，并将拉曼光谱暂存在暂存部分中。

图5是多条不符合第二条件的拉曼光谱。

如图5所示，拉曼光谱的左端图谱的强度值超出仪器的最大量程值，无法对这些拉曼光谱进行下一步的分析，即使对这些拉曼光谱进行分析，也极易造成失误。故而第二设定部325不对图5中的拉曼光谱进行设定，并将拉曼光谱暂存在暂存部分中。

第三获取判断部326包括预定规则获取单元3261、极大值获取单元3262、强度值获取单元3263、特征峰值判定单元3264、噪声值获取单元3265、比值计算单元3266以及第三条件判断单元3267。

预定规则获取单元3261从预值存储部获取对应的预定规则。预定获取规则为：当极大值的附近连续数值内强度值上升、同时连续数值内强度值下降时，设定极大值为特征峰值。连续数值为3～21中任意一个奇数值，本实施例中连续数值取值为5。

极大值获取单元3262从暂存部分中获取原始拉曼光谱数据，并获取该原始拉曼光谱数据中极大值以及该极大值对应的位移值。

强度值获取单元3263根据极大值对应的位移值，获取附近10个位移值对应的强度值。

特征峰值判定单元3264判断强度值获取单元3263获取的强度值是否符合预定获取规则。当判断符合时，特征峰值判定单元3264判定该极大值为特征峰值；当判断不符合时，特征峰值判定单元3264判定该极大值不为特征峰值，极大值获取单元3262再次获取极大值，直至最终判定出特征峰值。

响应值噪声值获取单元3265根据特征峰值获取对应的噪声值和响应值。

比值计算单元3266计算响应值与噪声值的比值。

第三条件判断单元3267判断是否满足响应值与噪声值的比值在预定比值范围内的第三条件。

图6是满足第三条件的拉曼光谱。

如图6所示，以475cm^-1处的特征峰为例，该特征峰值附件连续5个点强度值上升、同时连续5个点强度值下降，计算此特征峰的信噪比(响应值与噪声水平的比值)为18，满足上述范围要求。当判断满足第三条件时，第三设定部327将拉曼光谱设定为第三合格光谱，并将第三合格光谱暂存在暂存部分中；当判断不满足第三条件时，第三设定部327不对拉曼光谱进行设定，并将拉曼光谱暂存在暂存部分中。

当拉曼光谱被设定为第一条件合格光谱、第二条件合格光谱、第三条件合格光谱时，判定部3210判定拉曼光谱为合格光谱，并将合格光谱暂存在暂存部分中；当为不满足第一条件、不满足第二条件、不满足第三条中任意一种或任意几种的组合时，时，判定部3210判定拉曼光谱为不合格光谱。

光谱修正部分具有：搜索获取部3211、局部最大值获取部3212、位移偏差值计算部3213、位移修正曲线拟合部3214、位移修正部3215以及最终光谱设定部3216。

修正修正搜索获取部3211包括搜索指令设定单元3211a和预定标准物质光谱接收单元3211b。

搜索指令设定单元3211a基于校正标准物质名称，设定搜索相应的预定标准物质光谱的搜索指令并将上述搜索指令和获取指令发送给标准物质光谱库，标准物质光谱库120的搜索部122按该搜索指令对标准物质光谱存储部121进行搜索：在标准物质名称一栏逐个进行搜索。当搜索到与校正标准物质名称一样的时，标准物质光谱库120将该标准物质名称对应的预定标准物质光谱发送给光谱检测修正装置330。

预定标准物质光谱接收单元3211b接收标准物质光谱库120发送来的预定标准物质光谱，并存储到暂存部分中。

局部最大值获取部3212根据预定获取方法，获取与预定标准物质光谱相对应的标准局部最大值，并获取与校正标准物质光谱相对应的校正局部最大值。本实施例中，根据高斯函数获取，获取方法包括以下步骤：

步骤1，根据高斯函数，分别对预定标准物质光谱的各个峰、对校正标准物质光谱的各个峰进行拟合后，分别得到对应的各个高斯峰，其中，对于分离的峰单独拟合，而对于连续的重叠峰，一起拟合得到新的峰，为了方便区别，这里将得到的与预定标准物质光谱对应的高斯峰命名为预定标准高斯峰，将得到的与校正标准物质光谱对应的高斯峰命名为校正高斯峰，本实施例中使用的高斯函数如式(1)所示：

其中，A为峰面积，y为强度最大值，y_o为基线，w为峰宽，x为强度最大值对应的峰位移，x_c为拟合后的峰位移。

图7为本发明涉及的的实施例中的对光谱进行拟合前后的峰的对比示例图。

如图7所示，图7是中实线是进行拟合前的部分光谱谱图，虚线是后得到的该部分的标准高斯峰的图谱示意图，从图中可以看出，拟合前，存在着分离峰A，也存在很多连续的重叠峰，比如区域B，拟合后，对A这种分离峰单独拟合，得到对应的拟合高斯峰，对区域B中的所有重叠峰进行拟合得到一个对应的拟合高斯峰，分离峰A和区域B中的重叠峰对应的拟合峰分别如图7中黑色箭头所指。

步骤2，获取预定标准物质光谱对应的高斯峰附近得到的峰值作为标准局部最大值，从获取校正标准物质光谱对应的高斯峰的峰值作为附近得到校正局部最大值。如图7所示，标准局部最大值即为图7中倒黑色箭头所指处的强度值，同样地，校正局部最大值也是类似。

位移偏差值计算部3213包括局部最大值的位移值获取单元3213a和位移偏差计算单元3213b。局部最大值的位移值获取单元3213a分别从预定标准物质光谱和校正标准物质光谱中获取各自的标准局部最大值对应的位移值，为了便于说明，将与标准局部最大值相对应的位移值，命名为标准位移值，将从校正标准物质光谱中获取的与校正局部最大值相对应的位移值，命名为校正位移值；位移偏差计算单元3213b将上述标准位移值与校正位移值相减，得到差值，命名为位移偏差值；

由于上述标准高斯峰是对原预定标准光谱的各个波进行拟合得到，所以一个预定标准物质光谱都会得到很多标准高斯峰，也就会得到很多标准局部最大值，当然也就得到同样数量的对应的标准位移值，同样地，也会得到相应数量的校正局部最大值和对应的校正位移值，计算后也就得到对应的各个位移偏差值。

位移修正曲线拟合部3214，以上述获取的各个标准位移值的数值为横坐标，按预定拟合方法对上述各个位移偏差值进行拟合得到相应的位移修正曲线，为了便于说明，将该位移修正曲线的横坐标命名为曲线位移值，纵坐标称为位移修正值，本实施例中，上述预定拟合方法为多项式拟合方法，多项式阶数为1到9之间的整数，通常选择三阶多项式拟合，三阶多项式函数见式(3)：

λp,i,λs,I分别代表标准高斯峰和局部高斯峰位置上的位移，λs代表预定标准物质光谱位移，β3,β2,β1,β0表示对应的三阶多项式的系数。

图8本发明所涉及的实施例中的位移偏差曲线示例图。

如图8所示，图中的x轴表示位移偏差曲线的位移值，用曲线位移值表示、y轴表示位移修正值。

位移修正部3215包括位移修正值获取单元3215a和位移修正计算单元3215b。基于合格光谱的各个位移值，位移修正值获取单元3215a从上述位移修正曲线中获取相应的位移修正值，也即在位移修正曲线中的横坐标上，找到和平滑光谱的位移值一致的曲线位移值，以此得到与曲线位移值对应的位移修正值；位移修正计算单元3215b，将获取的上述位移修正值与相应的上述位移值进行相加，平滑光谱的位移值就被修正，而得到位移修正光谱。

最终光谱设定部3216，设定上述位移修正光谱为最终光谱。

从背景扣除处理部3211到最终光谱设定部3216的处理修正过程中，对所有合格光谱逐个进行上述处理和位移修正，每处理修正完一个，设定为最终光谱后，存储到暂存部分中。本实施例中，最终得到三个最终光谱。

输出部分3217输出各个最终光谱。

控制部分3220包括控制光谱检测修正装置320的上述各个部分运行的计算程序。

光谱比对判定装置330包括接收部331、搜索指令设定部332、标准光谱接收部333、比对判定部334以及输出部335。

接收部331接收来自光谱检测修正装置320的所有最终光谱以及相应的药品名称等信息。本实施例中为接收三个最终光谱。

搜索指令设定部332设定搜索指令为在标准药品光谱库110中搜索与最终光谱的药品名称一致的标准药品光谱。

标准光谱接收部333接收根据上述搜索指令获得的标准药品光谱。

比对判断部334将各个最终光谱逐个与标准药品光谱进行比对，并将比对结果平均后进行真伪判定。

输出部335将真伪判定的结果向特定的用户输出。

控制装置340包括控制上述各个装置运行的计算程序。

图9是本发明实施例的药品真伪判定系统的动作流程图。

如图9所示，在本实施例中，药品真伪判定系统300的动作流程包含如下步骤：

步骤S1，接收来自光谱采集系统200的药品光谱，与该药品光谱相对应的药品名称、采集装置型号，以及与该采集装置型号相对应的校正标准物质名称以及相应的校正标准物质光谱；

步骤S2，光谱接收装置310判断药品光谱的总个数是否满足大于等于3的条件，当判断结果为满足时，进入步骤S3，当判断结果为不满足时，进入步骤S7，输出个数不足的结果；

步骤S3，光谱检测修正装置320对接收的药品光谱的质量进行检测，并将合格的药品光谱设定为合格光谱；

步骤S4，判断合格光谱的总个数是否满足大于等于3的条件，判断结果为满足时，进入步骤S5，判断结果为不满足时，则进入步骤S7，输出个数不足的结果；

步骤S5，光谱修检测正处理装置320基于标准物质光谱库对合格光谱进行修正得到最终光谱；

步骤S6，光谱比对判定装置330将各个最终光谱分别与标准药品光谱进行比较，将比较结果平均后进行药品真伪判定；

步骤S7，输出相应结果。

图10是本发明实施例的光谱检测修正装置的光谱质量检测部分对药品光谱进行质量检测的动作流程图。

如图10所示，在本实施例中，光谱检测修正装置320的光谱质量检测部分对药品光谱进行光谱质量检测的动作流程包含如下步骤：

步骤S3-1，接收部321接收光谱接收装置310输出的拉曼光谱以及原始拉曼光谱数据，以及与该采集系统200相对应的校正标准物质名称和相应的校正标准物质光谱，并将其暂存在暂存部分中，然后进入步骤S3-2。

步骤S3-2，位移值获取单元3221从暂存部分中获取原始拉曼光谱数据，并获取该原始拉曼光谱数据中最大位移值以及最小位移值，并从预值存储部获取预定下限值、预定上限值，然后进入步骤S3-3。

步骤S3-3，第一条件判断单元3222判断是否满足最小位移值小于预定下限值，最大位移值大于预定上限值的第一条件，当判断为是时，进入步骤S3-4；当判断为否时，进入步骤S3-17。

步骤S3-4，第一设定部323将拉曼光谱设定为第一合格光谱，并将第一合格光谱暂存在暂存部分中，然后进入步骤S3-5。

步骤S3-5，最大强度值获取单元3241从暂存部分中获取原始拉曼光谱数据，并获取该原始拉曼光谱数据中最大强度值，然后进入步骤S3-6。

步骤S3-6，最大量程值获取单元3242从暂存部分中获取原始拉曼光谱数据，并获取该原始拉曼光谱数据对应的仪器的最大量程值，然后进入步骤S3-7。

步骤S3-7，第二条件判断单元3243判断是否满足最大强度值小于最大量程值的第二条件，当判断为是时，进入步骤S3-8；当判断为否时，进入步骤S3-17。

步骤S3-8，第二设定部325将拉曼光谱设定为第二合格光谱，并将第二合格光谱暂存在暂存部分中，然后进入步骤S3-9。

步骤S3-9，预定规则获取单元3261从预值存储部获取对应的预定规则，然后进入步骤S3-10。

步骤S3-10，极大值获取单元3262从暂存部分中获取原始拉曼光谱数据，并获取该原始拉曼光谱数据中极大值以及该极大值对应的位移值，然后进入步骤S3-11。

步骤S3-11，强度值获取单元3263根据极大值对应的位移值，获取附近10个位移值对应的强度值，然后进入步骤S3-12。

步骤S3-12，特征峰值判定单元3264判断强度值获取单元3263获取的强度值是否符合预定获取规则，当判断为是时，进入步骤S3-13；当判断为否时，进入步骤S3-10。

步骤S3-13，特征峰值判定单元3264判定该极大值为特征峰值，噪声值获取单元3265根据特征峰值获取对应的噪声值，然后进入步骤S3-14。

步骤S3-14，比值计算单元3266计算特征峰值与噪声值的比值，然后进入步骤S3-15。

步骤S3-15，第三条件判断单元3267判断是否满足响应值与噪声值的比值在预定比值范围内的第三条件，当判断为是时，进入步骤S3-16；当判断为否时，进入步骤S3-18。

步骤S3-16，第三设定部327将拉曼光谱设定为第三合格光谱，并将第三合格光谱暂存在暂存部分中，然后进入步骤S3-17。

步骤S3-17，判定部3210判断拉曼光谱是否被设定为第一条件合格光谱、第二条件合格光谱、第三条件合格光谱，当判断为是时，进入步骤S3-18；当判断为否时，进入步骤S3-18。

步骤S3-18，判定部3210判定拉曼光谱为合格光谱并存储到暂存部分中，然后进入结束状态。

步骤S3-19，判定部3210判定拉曼光谱为不合格光谱，然后进入结束状态。

图11是本发明实施例的光谱检测修正装置的光谱修正部分对合格光谱进行修正的动作流程图。

如图11所示，在本实施例中，光谱检测修正装置320的光谱修正部分对合格光谱进行修正的动作流程包含如步骤：

步骤S5-1，搜索指令设定单元3211a基于校正标准物质名称，设定搜索相应的预定标准物质光谱的指令并发送给标准物质光谱库；

步骤S5-2，预定标准物质光谱接收单元3211b接收标准物质光谱库120发送来的预定标准物质光谱，并存储到暂存部分中；

步骤S5-3，局部最大值获取部3212根据预定获取方法，从暂存部分的预定标准物质光谱中获取标准局部最大值，并从校正标准物质光谱中获取校正局部最大值；

步骤S5-4，局部最大值的位移值获取单元3213a获取与标准局部最大值相对应的标准位移值，并获取与校正局部最大值相对应的局部位移值；

步骤S5-5，位移偏差计算单元3213b将上述标准位移值与校正位移值相减，得到位移偏差值；

步骤S5-6，位移修正曲线拟合部3214，以上述获取的标准位移值的数值为横坐标，按预定拟合方法对上述得到的位移偏差值进行拟合得到相应的位移修正曲线；

步骤S5-7，位移修正值获取单元3215a基于合格光谱的位移值，从上述位移修正曲线中获取相应的位移修正值；

步骤S5-8，位移修正计算单元3215b，将获取的上述位移修正值与相应的上述位移值进行相加，得到位移修正光谱。

步骤S5-9，最终光谱设定部3216，设定上述位移修正光谱为最终光谱；

步骤S5-10，输出部分3217输出最终光谱。

本实施例的光谱检测修正装置适用于但又不局限于对拉曼光谱、红外光谱、近红外光谱的检测修正。同时本发明的药品真伪判定系统，除了与光谱数据采集装置以及标准光谱存储系统连接，用于判定药品的药品光谱真伪外，也可以与光谱数据采集系统以及本地的标准光谱存储系统连接使用。

实施例的作用与效果

根据本发明所涉及的光谱检测修正装置以及药品真伪判定系统，因为通过光谱范围、最大量程值、光谱信噪比、光谱强度等方面对光谱质量进行控制，以保证样品的光谱质量符合后续分析的要求；同时也对采样人员实际操作中的实验参数设置给予指导，从而大大提高工作效率和后续分析结果的准确性；并且由于光谱检测修正装置还能从接收的校正标准物质光谱和来自标准物质光谱库的预定标准物质光谱中，分别对获取相应的局部最大值，由此得到相应的位移修正曲线，而利用该位移修正曲线，能对接收的合格光谱进行位移修正，重新建模，消除由于仪器之间的不同或老化引起的误差，因此进一步提高了药品真伪判定结果的准确性。

本发明专利从样品本身采集到的光谱出发，结合光谱本身的特点对光谱数据进行质量控制。通常采集到的光谱具有一定的范围，如拉曼光谱位移范围为50～3300cm^-1，由于拉曼光谱仪本身无法将激发波长完全滤除，导致采集的样品光谱在200cm^-1以下的范围内产生较强的信号，将会干扰后续的光谱判别。且对于2700cm^-1以上的范围有机物质产生的信号也较少，保留这段范围光谱将会增加后续判别的工作量，故可对光谱范围进行截取。

其次，光谱仪器均有其最大量程值，当实验参数不合适时，其样品的光谱强度达到仪器的最大量程值，此时，样品本应呈现出的特征的光谱，将出现一条直线，将无法体现样品自身的光谱特性，后续的判别也将无意义，故在样品进行判别时需要对光谱的最大强度值进行判别，防止超出仪器的最大量程值的现象出现。

再次，由于仪器本身也会产生噪声，若样品的光谱的信噪比过低，样品的信息将会淹没在的噪声中，使得样品的特征信息不能完全体现出来，而影响后续的分析判别。因此，为了更好地进行定性、定量分析，还需对光谱的信噪比进行检测。

最后，对光谱数据进行定性分析时，需要利用到光谱的整体特征。为了使样品的特征尽可能地体现出来，我们通过对光谱最强峰的响应值要大于设定的阈值，以保证样品光谱中的强度较小的峰尽可能多地展现出来，以保证后续的定性和定量分析结果的准确性。

通过从上述各个方面对光谱质量进行控制，以保证样品的光谱质量。同时也对采样人员实际操作中的实验参数的设置给予指导，从而大大提高了工作效率和后续分析结果的准确性。

另外，由于光谱检测修正装置还具有背景扣除处理部以及平滑处理部，能够消除由于荧光背景和噪声引起等引起的误差，进一步提高了进行位移修正时的修正准确度，从而进一步提高了药品真伪的判定结果。

在本实施例中，第一获取判断部、第一设定部构成第一处理方式，第二获取判断部、第二设定部构成第二处理方式，第三获取判断部、第三设定部构成第三处理方式，第四获取判断部、第四设定部构成第四处理方式，光谱检测修正装置包括第一处理方式、第二处理方式、第三处理方式和第四处理方式。但作为本发明的光谱检测修正装置还可仅包括第一处理方式、第二处理方式、第三处理方式，只要达到本发明的技术效果。

在本实施例中，针对拉曼光谱的质量判断，依照第一处理方式、第二处理方式、第三处理方式和第四处理方式顺次运行，而在本发明的光谱检测修正装置中，还可以采用第二处理方式、第一处理方式、第四处理方式和第三处理方式顺次运行或是其他排列方法对拉曼光谱进行质量判断。

根据本实施例涉及的光谱检测修正装置以及药品真伪判定系统，局部最大值的预定获取方法根据高斯函数进行，作为本发明的光谱检测修正装置以及药品真伪判定系统，获取方法还可以根据洛伦兹函数和快速傅立叶法进行，此时，根据洛伦兹函数，获取方法包括的步骤如下：

步骤1，根据洛伦兹函数，分别对预定标准物质光谱和校正标准物质光谱进行拟合，得到各自对应的洛伦兹峰，对校正标准物质光谱的峰进行拟合，为了方便区别，这里将得到的与预定标准物质光谱对应的洛伦兹峰命名为预定标准洛伦兹峰，将得到的与校正标准物质光谱对应的洛伦兹峰命名为校正洛伦兹峰，洛伦兹函数如式(3)：

式(3)中，A为进行洛伦兹峰拟合前的峰面积，也即整个光谱曲线区域内，y为拟合后得到的洛伦兹峰的峰强度，y₀为基线，也即洛伦兹函数拟合后的峰最底部的一条水平切线，w为进行洛伦兹峰拟合前的峰半峰宽，x为进行洛伦兹峰拟合前的峰的位移值，x_c为拟合后得到的洛伦兹峰对应的位移值；

步骤2，利用小波函数分别连续变换检测标准洛伦兹峰和校正洛伦兹峰的强度值，墨西哥帽小波函数见式(4)：

式(4)中，Ψ(x)为墨西哥帽小波函数，e为自然对数的底数,；

步骤3，基于上述变换检测，从标准洛伦兹峰获取上述检测中检测到的峰值，作为为标准局部最大值，，同样地，从校正洛伦兹峰获取到的峰值作为校正局部最大值。

对基于上述洛伦兹函数得到的位移偏差值进行拟合时，采用的预定拟合方法为高斯函数法时一样的三阶多项式拟合方法。

根据快速傅立叶法，获取方法包括的步骤如下：

步骤1，采用利用快速傅立叶变换法，在预定位移值范围形成的窗口内，分别获取预定标准物质光谱的强度值和校正标准物质光谱的强度值；

步骤2，计算上述预定标准物质光谱的强度值和校正标准物质光谱的强度值之间的相关系数；

步骤3，当相关系数最大时，设定预定标准物质光谱相应的强度值为标准局部最大值，设定校正标准物质光谱相应的强度值为校正局部最大值；

步骤4，分别沿着预定标准物质光谱和校正标准物质光谱的横坐标移动窗口，每次移动的位移范围为预定位移值范围，每移动一次，重复步骤1-3，就能得到所有的标准局部最大值和所有的校正局部最大值。

对根据快速傅立叶法得到的位移偏差值进行拟合时，采用的预定拟合方法为惩罚最小二乘法。

快速傅立叶法涉及到的参数是窗口的大小，通常该窗口宽度与半峰宽有关，一般接近于峰宽的宽度。实际中窗口预定位移范围取值范围为10-2000，通常取值为60，在该窗口范围内来计算该上述相关系数c。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种光谱检测修正装置，对来自于不同光谱数据采集系统的不同药品光谱进行质量检测，并基于存储有与预定采集系统型号相对应的不同标准物质的预定标准物质光谱的标准物质光谱库，对进行质量检测后合格的所述药品光谱进行修正处理，其特征在于，包括：

光谱质量检测部分和光谱修正部分，

其中，所述光谱质量检测部分用于对不同的所述药品光谱的质量进行检测，从而保证药品光谱质量符合关于药品的后续真伪判定的分析要求，具有：

接收部，接收所述药品光谱，与该药品光谱相对应并且至少含有药品名称、位移值、强度值、噪声值、最大响应参考值和光谱采集系统型号，以及与所述光谱采集系统相对应的校正标准物质名称以及相应的校正标准物质光谱；

第一获取判断部，从原始光谱数据中获取最大位移值和最小位移值，并判断是否满足所述最小位移值小于预定下限值，所述最大位移值大于预定上限值的第一条件；

第一设定部，当判断满足所述第一条件时，设定所述药品光谱为第一条件合格光谱；

第二获取判断部，从所述原始光谱数据中获取最大强度值，并判断是否满足所述最大强度值小于最大量程值的第二条件；

第二设定部，当判断满足所述第二条件时，设定所述药品光谱为第二条件合格光谱；

第三获取判断部，根据预定获取规则从所述原始光谱数据的所述强度值中获取预定数量的极大值，并将该极大值作为特征峰值，同时获取与该特征峰值相对应的噪声值，并判断是否满足所述特征峰值和所述噪声值的比值在预定比值范围内的第三条件；

第三设定部，当判断满足所述第三条件时，设定所述药品光谱为第三条件合格光谱；

判定部，当所述药品光谱被设定为第一条件合格光谱、第二条件合格光谱、第三条件合格光谱时，判定所述药品光谱为合格光谱，

所述光谱修正部分用于并基于所述标准物质光谱库，对所述合格光谱进行修正，并将修正完的所述合格光谱设定为最终光谱，

所述预定下限值为150到250中的任意一个值，

所述预定上限值为2500～2700中的任意一个值，

所述预定比值范围为2到100。

2.根据权利要求1所述的光谱检测修正装置，其特征在于：

其中，所述光谱修正部分具有：

搜索获取部，基于所述校正标准物质名称，从所述标准物质光谱库中搜索并获取相应的预定标准物质光谱；

局部最大值获取部，根据预定获取方法，从所述预定标准物质光谱中获取标准局部最大值，并从所述校正标准物质光谱中获取校正局部最大值；

位移偏差值计算部，从所述预定标准物质光谱中获取与所述标准局部最大值相对应的标准位移值，并从所述校正标准物质光谱中获取与所述局部最大值相对应的校正位移值，将所述标准位移值与所述校正位移值相减，得到位移偏差值；

位移修正曲线拟合部，以所述标准位移值的数值为横坐标，按预定拟合方法对所述位移偏差值进行拟合得到相应的位移修正曲线，该位移修正曲线的纵坐标称为位移修正值；

位移修正部，基于所述位移修正曲线，对所述合格光谱进行位移值修正计算得到位移修正光谱；以及

最终光谱设定部，设定所述位移修正光谱为最终光谱。

3.根据权利要求1所述的光谱检测修正装置，其特征在于：

其中，所述预定获取规则为：当所述极大值的附近连续数值内所述强度值上升、同时连续数值内所述强度值下降时，设定所述极大值为特征峰值，所述连续数值为3～21中任意一个奇数值。

4.根据权利要求2所述的光谱检测修正装置，其特征在于：

其中，所述位移修正部包括：

位移修正值获取单元，基于所述合格光谱或平滑光谱的位移值，从所述位移修正曲线中获取相应的所述位移修正值；

位移修正计算单元，将获取的所述位移修正值与相应的所述位移值进行相加。

5.根据权利要求2所述的光谱检测修正装置，其特征在于：

其中，所述预定获取方法包括以下步骤：

步骤1，根据高斯函数，分别对所述预定标准物质光谱正标准物质光谱和所述校正标准物质光谱的峰进行拟合后，分别得到对应的高斯峰；

步骤2，获取所述预定标准物质光谱对应的所述高斯峰的峰值作为所述标准局部最大值，获取所述校正标准物质光谱对应的所述高斯峰的峰值作为所述校正局部最大值。

6.根据权利要求2所述的光谱检测修正装置，其特征在于：

其中，所述预定获取方法包括以下步骤：

步骤1，根据洛伦兹函数，分别对所述预定标准物质光谱和所述校正标准物质光谱的峰进行拟合，分别得到对应的洛伦兹峰；

步骤2，基于小波函数变换检测，获取与所述预定标准物质光谱对应的所述洛伦兹峰的峰值作为所述标准局部最大值，获取与所述校正标准物质光谱对应的所述洛伦兹峰的峰值作为所述校正局部最大值。

7.根据权利要求5或6所述的光谱检测修正装置，其特征在于：

其中，所述预定拟合方法为n阶多项式拟合方法，所述n为1-9之间的任一个数值。

8.一种药品真伪判定系统，与不同光谱采集系统以及含有标准物质光谱库和标准药品光谱库的库存储系统相连接，用于判定药品的真伪，其特征在于，包括：

光谱接收装置，接收来自光谱采集系统的不同药品光谱并发送预定个数以上的所述药品光谱；

光谱检测修正装置，采用光谱质量检测部分接收所述预定个数以上的药品光谱，对所述药品光谱进行质量检测，将合格的所述药品光谱判定为合格光谱，采用光谱修正部分基于标准物质光谱库，对所述合格光谱进行修正处理，进一步将完成修正的所述合格光谱设定为最终光谱；

光谱比对判定装置，基于所述标准药品光谱库，对所述最终光谱进行所述真伪的判定，

其中，所述光谱检测修正装置为权利要求1至7中任意一项所述的光谱检测修正装置。

9.一种光谱检测修正处理方法，利用权利要求1至7中任意一项所述的光谱检测修正装置对来自于不同光谱数据采集系统的不同药品光谱进行质量检测，从而保证光谱质量符合关于药品的后续分析要求，并基于存储有与预定采集系统型号相对应的不同标准物质的预定标准物质光谱的标准物质光谱库，对进行质量检测后合格的所述药品光谱进行修正处理，其特征在于，包括以下步骤：

接收部，接收所述药品光谱，与该药品光谱相对应并且至少含有药品名称、位移值、强度值、噪声值、最大响应参考值和光谱采集系统型号，以及与所述光谱采集系统相对应的校正标准物质名称以及相应的校正标准物质光谱；

从所述原始光谱数据中获取最大位移值和最小位移值，并判断是否满足所述最小位移值小于预定下限值，所述最大位移值大于预定上限值的第一条件；

当判断满足所述第一条件时，设定所述药品光谱为第一条件合格光谱；

从所述原始光谱数据中获取最大强度值，并判断是否满足所述最大强度值小于所述最大量程值的第二条件；

当判断满足所述第二条件时，设定所述药品光谱为第二条件合格光谱；

根据预定获取规则从所述原始光谱数据的所述强度值中获取预定数量的极大值，并将该极大值作为特征峰值，同时获取与该特征峰值相对应的噪声值，并判断是否满足所述特征峰值和所述噪声值的比值在预定比值范围内的第三条件；

当判断满足所述第三条件时，设定所述药品光谱为第三条件合格光谱；

当所述药品光谱被设定为第一条件合格光谱、第二条件合格光谱、第三条件合格光谱时，判定所述药品光谱为合格光谱，

所述光谱修正部分用于并基于所述标准物质光谱库，对所述合格光谱进行修正，并将修正完的所述合格光谱设定为最终光谱。

Images