CN113466210A - 用于提高拉曼光谱中水信号强度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种用于提高拉曼光谱中水信号强度的装置和方法，所述装置包括：光源，被配置为将激发光发射到目标对象上；光收集器，被配置为通过准直和聚焦来自所述目标对象的拉曼散射光以收集所述拉曼散射光；空间滤波器，被配置在所述光收集器和收集光纤之间，以阻挡所述目标对象中深层的拉曼信号；所述收集光纤，被配置为收集所述光收集器所聚焦的拉曼散射光并将其传输到探测器中。本发明实施例的装置，可以明显提高目标对象拉曼光谱中水信号的相对强度，水信号的增强意味着水溶性物质的信号占比也会增加。

Description

用于提高拉曼光谱中水信号强度的装置和方法

技术领域

本发明涉及拉曼光谱检测技术领域，特别涉及一种用于提高拉曼光谱中水信号强度的装置和方法。

背景技术

拉曼光谱检测是一种简便的定性和定量检测方法，用光谱形状可以分辨物质种类，用光谱强度可衡量物质含量。但应用于生物样品时，比如经皮拉曼光谱，由于皮肤柔软且具有弹性、成分不均匀等原因都可导致光信号强度的变化，使光学系统很难得到重复性良好的拉曼光谱。例如，当用拉曼光谱中位于1650cm^-1附近的特征峰强度代表蛋白含量，即使用同一套光学装置对同一个人的同一位置进行多次测量，其强度也总是变化的，这意味着很难进行定量分析。可行的策略是，对于水溶性物质，比如人体液中葡萄糖的浓度，可以利用水作为内标物，由于葡萄糖和水在空间上的共存性，当人体的各种原因导致光谱信号强度变化时，葡萄糖和水的光谱强度将会产生同比例的升降，用葡萄糖的光谱强度除以水的光谱强度可以得到稳定的校准强度。其中的困难在于，皮肤中水以及水溶性物质的信号强度弱，且随着深度增加，含水量降低，水溶液信号通常湮没于蛋白、脂肪等非水溶性固体成分的荧光等信号之中。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种用于提高拉曼光谱中水信号强度的方法和装置。

本发明的一方面，提供一种用于提高拉曼光谱中水信号强度的装置，所述装置包括：

光源，被配置为将激发光发射到目标对象上；

光收集器，被配置为通过准直和聚焦来自所述目标对象的拉曼散射光以收集所述拉曼散射光；

空间滤波器，被配置在所述光收集器和收集光纤之间，以阻挡所述目标对象中深层的拉曼信号；

所述收集光纤，被配置为收集所述光收集器所聚焦的拉曼散射光并将其传输到探测器中。

进一步地，所述光收集器包括二向色镜、收集透镜和聚光透镜，所述二向色镜设置在所述收集透镜和所述聚光透镜之间，所述二向色镜与所述光源相对应，所述聚光透镜的出光侧依次设置有所述空间滤波器和所述收集光纤：

所述二向色镜，被配置为对所述激发光反射，以及对所述目标对象的拉曼散射光透射；

收集透镜，被配置为对所述激发光聚焦，以收集所述目标对象的拉曼散射光并准直；

聚光透镜，被配置为对所述收集透镜准直过的拉曼散射光二次收集，并将所述拉曼散射光聚焦于所述收集光纤。

进一步地，所述二向色镜的截止波长大于所述光源发射的激发光波长，所述二向色镜的起始波长小于所述目标对象的拉曼散射光的波长。

进一步地，所述聚光透镜的焦距和直径与所述收集光纤的数值孔径之间具有预设的关系式。

进一步地，所述关系式如下：

NA=D/2v；

其中，NA为所述收集光纤的数值孔径，D为所述聚光透镜的直径，v为所述聚光透镜的像距。

进一步地，所述收集光纤的数值孔径基于所述探测器可检测的最大发散角确定。

进一步地，所述收集光纤的数值孔径为0.22或0.37。

进一步地，所述空间滤波器包括滤波器主体，所述滤波器主体的中央区域设置有金属挡靶，所述滤波器的边缘区域设置有环形通光孔。

进一步地，所述金属挡靶的直径小于所述收集光纤或光纤束的直径。

进一步地，在所述光收集器包括收集透镜和聚光透镜时，所述收集透镜与所述聚光透镜焦距的比值应使所述金属挡靶在收集面的投影尺寸的直径大于50um。

本发明的另一方面，提供一种用于提高拉曼光谱中水信号强度的方法，采用前文记载的所述的装置，所述方法包括：

光源将激发光发射到目标对象上；

光收集器通过准直和聚焦来自所述目标对象的拉曼散射光以收集所述拉曼散射光；

空间滤波器阻挡所述目标对象中深层的拉曼信号；

收集光纤收集所述光收集器所聚焦的拉曼散射光并将其传输到探测器中；

进一步地，所述目标对象为皮肤，所述方法还包括：

根据探测器接收到的拉曼散射光，确定所述拉曼散射光的光谱强度；

根据所述光谱强度，确定所述皮肤中的葡萄糖浓度。

进一步地，根据所述光谱强度，确定所述皮肤中的葡萄糖浓度，包括：

对光谱进行定量分析，包括以下步骤：

S1、降噪，此处使用窗口移动平均平滑算法；S2、水信号归一化；S3、偏最小二乘法拟合；

上述步骤S1具体如下：

设所得的光谱数据为Y_i,j，对应的拉曼位移为X_i，葡萄糖浓度标签为Z_j，其中Y_i,j为二维数组，Z_j为一维数组，i、j为角标，i范围1到n，n由光谱仪决定，j范围从1到m，m为光谱总数；

对光谱数据Y_i,j，固定j的值，沿i坐标做窗口移动平均平滑，平滑窗口大小选择为5；遍历j的值，直到所有光谱，都完成窗口移动平均平滑；

经过降噪后，使用水的拉曼光谱信号做归一化，也即上述步骤S2；具体步骤为：

S21、根据拉曼位移X_i和水的拉曼位移范围3100-3500cm^-1，获得水的拉曼光谱的数据点左右坐标ia和ib，其中，ia对应3100cm^-1，ib对应3500cm^-1；

S22、计算水的拉曼光谱峰面积S_j：

其中：dx_i=X_i-X_i-1；

S23、根据水的拉曼光谱峰面积S_j，对光谱Y_i,j进行修正，获得修正后的光谱Y'_i,j：

；

上述步骤S3具体包括：

将修正后的光谱数据Y'_i,j和葡萄糖浓度标签Z_j，划分为训练集Y1_i,j、Z1_j和预测集Y2_i,j、Z2_j，使用训练集数据做偏最小二乘法拟合，获得相关性曲线batePLS，并计算出训练集和预测集的算法输出Z1'_j、Z2'_j

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

本发明的上述方案，包括光源、光收集器、空间滤波器、收集光纤，光源可以将激发光发射到目标对象上，光收集器用于准直和聚焦来自所述目标对象的拉曼散射光以收集所述拉曼散射光，配置在所述光收集器和收集光纤之间的空间滤波器，可以阻挡所述目标对象中深层的拉曼信号，收集光纤收集所述光收集器所聚焦的拉曼散射光并将其传输到探测器中。本发明的装置，可以明显提高目标对象拉曼光谱中水信号的相对强度，水信号的增强意味着水溶性物质的信号占比也会增加。

附图说明

图1为本发明一实施例的用于提高拉曼光谱中水信号强度的装置的结构示意图。

图2为本发明一实施例的空间滤波器的结构示意图。

图3为本发明另一实施例中使用本装置和不使用本装置水的拉曼光谱图的对比图：(a)为水的拉曼光谱；(b)为不使用空间滤波器10的情况；(c)使用空间滤波器10的情况。

图4为本发明另一实施例的采集2型糖尿病人的原始数据图。

图5为本发明另一实施例的标签-算法输出的散点图。

图6为本发明另一实施例的X-batePLS的相关性曲线图。

图中：1—光源；2—目标对象；3—沿光源1原方向的激发光；4—3所产生的拉曼信号；5—光源打到被测表面散射后偏离原方向的激发光；6—5所产生的拉曼信号；7—收集透镜；8—二向色镜；9—聚光透镜；10—空间滤波器；101—滤波器主体；102—金属挡靶；103—环形通光孔；11—收集光纤。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

下文先对本发明的提出背景进行说明。

拉曼光谱的原理是由一束单一波长的激发光照射样品，样品会产生一系列其他波长的拉曼光谱，这些波长的差异叫做拉曼位移，不同的拉曼位移对应不同的物质种类。拉曼位移的单位是cm^-1。大部分物质拉曼光谱的特征峰位于0-1800cm^-1范围之内，这也是常见拉曼光谱仪的探测范围。测葡萄糖浓度时，除用到0-1800cm^-1范围之内葡萄糖的一个或几个拉曼光谱特征峰外，还用到3100-3800cm^-1或其中一段的水的拉曼光谱特征峰作为内标信号，用前者和后者的相对强度作为葡萄糖的拉曼信号强度。该方法存在的问题是，人体中水的拉曼信号较弱，如果通过增加光谱采集时间或装置灵敏度等方法来增强信号，会造成光谱中0-1800cm^-1范围内信号（主要是非水溶性物质的荧光）已经饱和的时候，水的信号峰还不明显。

因此，本发明设计出了一种提高水信号信噪比的装置，把0-1800cm^-1范围内信号的基线（荧光基底）作为噪声，当基线相对于水信号的比值降低时，即可通过增加光谱采集时间或装置灵敏度等方法增加水/水溶性物质信号强度而不至使0-1800cm^-1范围内信号饱和，下文将对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种用于提高拉曼光谱中水信号强度的装置，所述装置包括光源1、光收集器、空间滤波器10、收集光纤11。所述光源1被配置为将激发光发射到目标对象2（比如皮肤等）上。光收集器被配置为通过准直和聚焦来自所述目标对象2的拉曼散射光以收集所述拉曼散射光。空间滤波器10被配置在所述光收集器和收集光纤11之间，以阻挡所述目标对象中深层的拉曼信号，空间滤波器10可以被配置为与收集光纤11端面紧贴，空间滤波器10可以将光源1发射到所述目标对象2上的激发光所产生来自皮肤深层的拉曼信号阻挡从而保留来自较浅位置的信号，防止探测位置过深，以增加水信号在光谱中的相对强度。所述收集光纤11被配置为收集所述光收集器所聚焦的拉曼散射光并将其传输到探测器中。

在本实施例中，光源1可以是光纤光源、发光二极管（LED）和激光二极管等，另外，光源1中光源发射的光的波长可以根据测量对象的不同而变化，此外光源1还可以包括用于将光源发出的光进行准直的透镜以及选择特定波长的光的滤波器。其中，如图1所示，3指的是沿光源1原方向的激发光，产生的拉曼信号为4。5是光源打到被测表面散射后偏离原方向的激发光，产生的拉曼信号为6。

本实施例的装置，包括光源、光收集器、空间滤波器、收集光纤，光源可以将激发光发射到目标对象上，光收集器用于准直和聚焦来自所述目标对象的拉曼散射光以收集所述拉曼散射光，配置在所述光收集器和收集光纤之间的空间滤波器，可以阻挡所述目标对象中深层的拉曼信号，收集光纤收集所述光收集器所聚焦的拉曼散射光并将其传输到探测器中。本实施例的装置，可以明显提高目标对象拉曼光谱中水信号的相对强度，水信号的增强意味着水溶性物质的信号占比也会增加。

如图1所示，所述光收集器包括二向色镜8、收集透镜7和聚光透镜9，所述二向色镜8设置在所述收集透镜7和所述聚光透镜9之间，所述二向色镜8与所述光源1相对应，所述聚光透镜9的出光侧依次设置有所述空间滤波器10和所述收集光纤11。所述二向色镜8被配置为对所述激发光反射，以及对所述目标对象的拉曼散射光透射。收集透镜7被配置为对所述激发光聚焦，以收集所述目标对象的拉曼散射光并准直。聚光透镜9被配置为对所述收集透镜7准直过的拉曼散射光二次收集，并将所述拉曼散射光聚焦于所述收集光纤11。

进一步地，所述二向色镜8的截止波长大于所述光源1发射的激发光波长，所述二向色镜8的起始波长小于所述目标对象的拉曼散射光的波长。这样的设置既能阻挡反射的激发光，避免较强的激发光压制较弱的拉曼散射光，又能保证拉曼散射光的通过，实现激发光和拉曼光的分离。

进一步地，所述聚光透镜9的焦距和直径与所述收集光纤11的数值孔径之间具有预设的关系式。在一个示例中，所述关系式如下：

NA=D/2v；

其中，NA为所述收集光纤的数值孔径，D为所述聚光透镜的直径，v为所述聚光透镜的像距。这样的设置可以使通过透镜的光全部收入光纤内。

进一步地，所述收集光纤11的数值孔径基于所述探测器可检测的最大发散角确定，作为一个示例，所述收集光纤11的数值孔径包括但不限于0.22、0.37。收集光纤11的数值孔径应小于等于探测器可探测的最大发散角，过大则超出探测器探测范围形成噪声，过小则收集光能力不足。

进一步地，如图2所示，所述空间滤波器10包括滤波器主体101，所述滤波器主体101的中央区域设置有金属挡靶102，所述滤波器主体101的边缘区域设置有环形通光孔103。通过改变空间滤波器10中心金属挡靶102的大小可以调节所述装置的测量深度范围。

进一步地，所述金属挡靶102的直径小于所述收集光纤11或光纤束的直径。常见光纤/光纤束的直径包含但不限于100um、200um、600um、1000um。

进一步地，所述收集透镜7与所述聚光透镜9焦距的比值应使所述金属挡靶102在收集面的投影尺寸的直径大于50um。具体的，设所述收集透镜7焦距为f1，所述聚光透镜9焦距为f2，所述空间滤波器10中心金属挡靶102直径为d，则应满足df1/f2>50um。

在本实施例中，金属挡靶的102的尺寸上限不能超过收集光纤11的尺寸是显而易见的，否则就完全挡光了。尺寸下限是本申请的发明人根据若干实验总结得到的，在这种尺寸条件时，可以实现较好的滤波效果。

总而言之，本发明的装置，可以有效滤除皮肤深层非水溶性物质的信号，其体现在3200cm^-1附近的水峰信噪比的明显提高（之所以选用水信号信噪比，是因为水在3200cm^-1附近的宽特征峰和皮肤中其他物质信号几乎不重合，水峰增强则代表水溶性物质比如葡萄糖信号增强，而葡萄糖本身的拉曼峰会和非水溶性物质信号重合，无法直接得到糖峰信噪比提升的结论），具体如图3所示。

参照图3，其中(a)为水的拉曼光谱，在3200cm^-1附近有一个宽且强的特征峰，可以以此位置处的信号峰强度来代表所测样品中水信号的强度。(b)为不使用空间滤波器10的情况下，可以观察到在3200cm^-1附近信号微弱，如果依靠增加光谱采集时间增强水峰信号，就会造成0-1800cm^-1范围内葡萄糖信号或者背景信号的饱和。相反，在(c)使用空间滤波器10的情况下，空间滤波器10中心金属挡靶直径为200um，依靠更长的积分时间，可以观察到0-1800cm^-1范围内葡萄糖信号或者背景信号没有达到饱和状态，且其3200cm^-1附近信号明显增强。也就是说，可以看出，与(b)不使用空间滤波器10的情况相比，在(c)使用空间滤波器10情况下，可以明显提高皮肤拉曼光谱中水信号的相对强度，水信号的增强意味着水溶性物质的信号占比也会增加。

本发明的另一方面，涉及一种用于提高拉曼光谱中水信号强度的方法，采用前文记载的所述的装置，该装置具体结构可以参考前文相关记载，在此不作赘述。所述方法包括：

光源将激发光发射到目标对象上。

光收集器通过准直和聚焦来自所述目标对象的拉曼散射光以收集所述拉曼散射光。

空间滤波器阻挡所述目标对象中深层的拉曼信号。

收集光纤收集所述光收集器所聚焦的拉曼散射光并将其传输到探测器中。

本实施例的方法，可以明显提高目标对象拉曼光谱中水信号的相对强度，水信号的增强意味着水溶性物质的信号占比也会增加。

进一步地，所述目标对象为皮肤，所述方法还包括：

根据探测器接收到的拉曼散射光，确定所述拉曼散射光的光谱强度；

根据所述光谱强度，确定所述皮肤中的葡萄糖浓度。

下文将对根据光谱强度，确定所述皮肤中的葡萄糖浓度进行具体说明。

对光谱进行定量分析，包括以下步骤：

S1、降噪，此处使用窗口移动平均平滑算法；S2、水信号归一化；S3、偏最小二乘法拟合。

上述步骤S1具体如下：

设所得的光谱数据为Y_i,j，对应的拉曼位移为X_i，葡萄糖浓度标签为Z_j，其中Y_i,j为二维数组，Z_j为一维数组，i、j为角标，i范围1到n，n由光谱仪决定，j范围从1到m，m为光谱总数。

对光谱数据Y_i,j，固定j的值，沿i坐标做窗口移动平均平滑，平滑窗口大小选择为5。遍历j的值，直到所有光谱，都完成窗口移动平均平滑。

经过降噪后，使用水的拉曼光谱信号做归一化，也即上述步骤S2。具体步骤为：

S21、根据拉曼位移X_i和水的拉曼位移范围3100-3500cm^-1，获得水的拉曼光谱的数据点左右坐标ia和ib，其中，ia对应3100cm^-1，ib对应3500cm^-1；

S22、计算水的拉曼光谱峰面积S_j：

，

其中：dx_i=X_i-X_i-1。

S23、根据水的拉曼光谱峰面积S_j，对光谱Y_i,j进行修正，获得修正后的光谱Y'_i,j：

。

上述步骤S3具体包括：

将修正后的光谱数据Y'_i,j和葡萄糖浓度标签Z_j，划分为训练集Y1_i,j、Z1_j和预测集Y2_i,j、Z2_j，使用训练集数据做偏最小二乘法拟合，获得相关性曲线batePLS，并计算出训练集和预测集的算法输出Z1'_j、Z2'_j。

下文以一具体实施例对上述过程进行详细说明。

本实例采集的是2型糖尿病人的数据，共计184条，原始数据如图4所示。

经过水的拉曼光谱峰面积归一化以后，划分为训练集Y1_i,j、Z1_j和预测集Y2_i,j、Z2_j，，训练集为135条，预测集为49条，两者比例约为3:1。

本实例使用的偏最小二乘法软件，为MATLAB，使用时，首先使用MATLAB的plsregress()函数，将训练集Y1_i,j、Z1_j作为输入项，获得相关性曲线batePLS，然后使用光谱数据与batePLS点乘，获得算法输出Z1'_j、Z2'_j。

对算法输出Z1'_j、Z2'_j和标签Z1_j、Z2_j进行比较，评估结果的有效性。以标签为横坐标，以算法输出为纵坐标，绘制散点图，结果如图5所示。以X为横坐标，batePLS为纵坐标，绘制相关性曲线图，如图6所示。

图5中，红色点为训练集，蓝色点为预测集。可以看出，红色点和蓝色点，都具有比较好的线性，这说明拟合结果较好；数据点没有过分集中，说明没有明显的过拟合现象。对其进行分析，训练集的平均绝对相对差（MARD）为0.024，预测集的平均绝对相对差（MARD）为0.123，用parkes曲线分析预测结果，其数据点落在A+B区域的比例为100%，基本符合葡萄糖连续监测的精度要求。

图6为偏最小二乘法输出的相关性曲线，其中峰的位置，代表了与标签相关性比较好的光谱位置。从图中可以看出，在葡萄糖峰位置1124cm^-1，存在明显的峰，说明本方案所得数据，与葡萄糖光谱具有良好的相关性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于提高拉曼光谱中水信号强度的装置，其特征在于，所述装置包括：

光源，被配置为将激发光发射到目标对象上；

光收集器，被配置为通过准直和聚焦来自所述目标对象的拉曼散射光以收集所述拉曼散射光；

空间滤波器，被配置在所述光收集器和收集光纤之间，以阻挡所述目标对象中深层的拉曼信号；所述空间滤波器包括滤波器主体，所述滤波器主体的中央区域设置有金属挡靶，所述滤波器主体的边缘区域设置有环形通光孔；

所述收集光纤，被配置为收集所述光收集器所聚焦的拉曼散射光并将其传输到探测器中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光收集器包括二向色镜、收集透镜和聚光透镜，所述二向色镜设置在所述收集透镜和所述聚光透镜之间，所述二向色镜与所述光源相对应，所述聚光透镜的出光侧依次设置有所述空间滤波器和所述收集光纤：

所述二向色镜，被配置为对所述激发光反射，以及对所述目标对象的拉曼散射光透射；

收集透镜，被配置为对所述激发光聚焦，以收集所述目标对象的拉曼散射光并准直；

聚光透镜，被配置为对所述收集透镜准直过的拉曼散射光二次收集，并将所述拉曼散射光聚焦于所述收集光纤。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述二向色镜的截止波长大于所述光源发射的激发光波长，所述二向色镜的起始波长小于所述目标对象的拉曼散射光的波长。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述聚光透镜的焦距和直径与所述收集光纤的数值孔径之间具有预设的关系式，所述关系式如下：

NA=D/2v；

其中，NA为所述收集光纤的数值孔径，D为所述聚光透镜的直径，v为所述聚光透镜的像距。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述收集光纤的数值孔径基于所述探测器可检测的最大发散角确定；所述收集光纤的数值孔径为0.22或0.37。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属挡靶的直径小于所述收集光纤或光纤束的直径。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述光收集器包括收集透镜和聚光透镜时，所述收集透镜与所述聚光透镜焦距的比值应使所述金属挡靶在收集面的投影尺寸的直径大于50um。

8.一种用于提高拉曼光谱中水信号强度的方法，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的装置，所述方法包括：

光源将激发光发射到目标对象上；

光收集器通过准直和聚焦来自所述目标对象的拉曼散射光以收集所述拉曼散射光；

空间滤波器阻挡所述目标对象中深层的拉曼信号；

收集光纤收集所述光收集器所聚焦的拉曼散射光并将其传输到探测器中。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述目标对象为皮肤，所述方法还包括：

根据探测器接收到的拉曼散射光，确定所述拉曼散射光的光谱强度；

根据所述光谱强度，确定所述皮肤中的葡萄糖浓度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述光谱强度，确定所述皮肤中的葡萄糖浓度，包括：

对光谱进行定量分析，包括以下步骤：

S1、降噪，此处使用窗口移动平均平滑算法；S2、水信号归一化；S3、偏最小二乘法拟合；

上述步骤S1具体如下：

设所得的光谱数据为Y_i,j，对应的拉曼位移为X_i，葡萄糖浓度标签为Z_j，其中Y_i,j为二维数组，Z_j为一维数组，i、j为角标，i范围1到n，n由光谱仪决定，j范围从1到m，m为光谱总数；

对光谱数据Y_i,j，固定j的值，沿i坐标做窗口移动平均平滑，平滑窗口大小选择为5；遍历j的值，直到所有光谱，都完成窗口移动平均平滑；

经过降噪后，使用水的拉曼光谱信号做归一化，也即上述步骤S2；具体步骤为：

S21、根据拉曼位移X_i和水的拉曼位移范围3100-3500cm^-1，获得水的拉曼光谱的数据点左右坐标ia和ib，其中，ia对应3100cm^-1，ib对应3500cm^-1；

S22、计算水的拉曼光谱峰面积S_j：

其中：dx _i=X_i-X_i-1；

S23、根据水的拉曼光谱峰面积S_j，对光谱Y_i,j进行修正，获得修正后的光谱Y'_i,j：

；

上述步骤S3具体包括：

将修正后的光谱数据Y'_i,j和葡萄糖浓度标签Z_j，划分为训练集Y1_i,j、Z1_j和预测集Y2_i,j、Z2_j，使用训练集数据做偏最小二乘法拟合，获得相关性曲线batePLS，并计算出训练集和预测集的算法输出Z1'_j、Z2'_j。

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