离散小波变换-独立成分回归稳键模型的研究.pdf

第 25卷，第 6期 光 谱 实 验 室 Vo1．25，NO．6 2008年 11月 ChineseJournalofSpectroscopyLaboratory November，2008 离散小波变换一独立成分回归稳键模型的研究① 侯振雨② 侯玉霞 王国庆“姚树文 崔乘幸 (河南科技学院化学化工学院 河南省新乡市华兰大道 453003) n(郑州轻T业学院材料与化学：12程学院 郑州市 450002) 摘 要 在波长 200--400nm范围内，研究苯酚、苯胺和苯甲酸的光谱行为。采用离散小波变换(DWT)对 光谱数据进行处理，独立成分回归(1CR)方法建模，建立了离散小波变换一独立成分回归(DWT—ICR)稳健 模型．方法用于模拟样品中苯酚、苯胺和苯甲酸的测定．结果满意。 关键调 独立成分回归，离散小波变换，苯酚．苯胺，苯甲酸，分光光度法 中图分类号：0657。32 文献标识码：A 文章编号：1004—8138(2~38)06—1104-04 1 引言 独立成分分析 (ICA)是由Herauh和Jutten于 1986年第一次提出的一种新型统计信号处理方 法 ¨。该方法能够从盲源信号中分离出独立组分乜 ，在生物医学信号处理、语音信号处理、图像处 理、数据降维、数据挖掘、化学信号处理等领域得到了较好的应用[4]。ICA方法可以认为是主成分 分析 (PCA)方法的发展，将其用于回归分析，则可建立独立成分回归方法(ICR)。ICR作为一种新 的回归分析方法，在分析化学领域的应用已有报道曲叫 ，进一步研究其模型的稳健性和应用具有 一 定的实际意义。 本文以常见污染物苯酚、苯胺和苯甲酸的混合体系为研究对象，用均匀设计法设计校正集实验 数据，采用波长选择和离散小波变换方法(DWT)对测定光谱数据进行处理，再用 ICR方法进行建 模，建立了离散小波变换一独立成分回归(DWT—ICR)稳健模型。模型用于模拟水样中苯酚、苯胺和 苯甲酸的同时测定，结果满意。 2 方法简介 独立成分分析 (ICA)是近年来发展起来的一种多用途的统计方法，最初用来解决盲源信号分 离的问题，其基本思想是用一组基函数来表示一系列随机变量，并且假设它的各成分之间是统计独 立的或者尽可能独立。将 ICA推广应用到回归分析，就形成了ICR方法，其原理可参阅文献 [9一l1]。 离散小波变换(DWT)作为一种新的信号处理工具，可用于信号的平滑滤噪、背景的扣除和压 缩。其基本思想是将信号投影到不同频率的子空间，然后对小波变换后的系数进行处理并重构。在 对小波系数进行处理时，如果将表示高频成分的系数去掉，再将信号复原，则可实现信号的平滑滤 噪；如果将低频成分的系数扣除后重构，则可实现信号的背景扣除；如果将小波变换系数特别小的 ① 河南省科技发展计划项目(0624420016)；河南省教育厅科技攻关项 目(2007150018) ② 联系人：手机：(OE—mail：houzh~r@hist．edu．en 作者简介：侯振雨(1965一)，男。河南省卫辉市人，教授，主要从事气敏材料和化学信息学方面的研究工作。 收稿 日期：2008—07—21；接受 日期：2008—08—04 第 6期 侯振雨等：离散小波变换一独立成分回归稳键模型的研究 部分去除，利用较大的小波变换系数进行重构，则可实现数据的压缩 。DWT的基本原理见文献 [12]。 3 实验部分 3．1 试剂与仪器 仪器：UV～1100紫外 ／可见分光光度计(2g京瑞利分析仪器公司)。 试剂：1．000g／I苯酚溶液；1．000g／I苯甲酸溶液；1．000g／I苯胺储备液。准确称取苯酚、苯甲 酸 1．0000g，溶于蒸馏水配制成 1I溶液，即得 1．000g／L的储备液。取0．975mi苯胺溶液于 1I容 量瓶中定容，即得 1．000g／I的储备液。使用时将储备溶液稀释 10倍，即得 100mg／I的工作溶液。 实验所用试剂均为AR级，实验用水均为二次蒸馏水。 3．2 实验方法 分别取适量苯酚、苯胺、苯甲酸的工作液于 50mI容量瓶，用二次蒸馏水稀释至刻度 ，摇匀。用 lcm石英比色皿，以蒸馏水作参比，在波长 200--40