專利名稱：混合物光譜分辯的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到2004年3月29日提交的申請(qǐng)系列No. 10/812233, 該項(xiàng)申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)內(nèi)容的整體已組合于此作為背景信息。
背景技術(shù)：
以高度的可靠性快速和精確地鑒別毒物或病菌，特別是當(dāng)毒素/ 病菌可能是有目的地或無(wú)意中地與其他物質(zhì)混合時(shí)，已成為日益重要 和急迫的問(wèn)題。在不受控的環(huán)境中例如大氣中，會(huì)自然地產(chǎn)生著來(lái)自 人、植物與動(dòng)物的多種多樣的浮在空中的有機(jī)粒子。這些自然發(fā)生的 有機(jī)粒子中的許多即使是在原生階段時(shí)看來(lái)也類似于某些毒素與病菌。重要的是能將這些有機(jī)粒子與毒素/病菌相區(qū)別。在把毒素和/或病菌有目的地供致?lián)p或傷害用時(shí)，對(duì)它們通常混合以所謂的"掩蔽劑"以掩蓋它們的身份。這類掩蔽劑用來(lái)蒙騙各種探 測(cè)方法與設(shè)備，使之漏看或不能區(qū)分與其混合的毒素/病菌。在有預(yù)謀 地使用毒素和/或傳染性的病菌時(shí)，是有可能破壞一國(guó)的空氣，水和/ 或食物源的。這會(huì)是一種關(guān)系到國(guó)家安全的循環(huán)過(guò)程。另外，某些事 業(yè)與工業(yè)部門(mén)也能從快速與精確地鑒別混合物與物質(zhì)中的成分中受 益。能想到的這樣一種工業(yè)是制藥業(yè)，其中鑒別混合物的組成有助于 防止改變配方和非處方藥劑。鑒別混合物中所含原料和有機(jī)物質(zhì)的一種已知方法是，將給定的 混合物的各個(gè)成分的吸收率、透過(guò)率、反射率或發(fā)射率，作為透過(guò)這 種混合物的照明光或散射光的波長(zhǎng)或頻率的函數(shù)進(jìn)行測(cè)量。這樣就自 然要求此種混合物能區(qū)分成它的組成部分。這種作為波長(zhǎng)或頻率函數(shù) 的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生出一般稱之為光鐠的圖。給定的混合物，物質(zhì)或?qū)ο?的組分的光鐠，可以通過(guò)比較試樣光鐠來(lái)確定多個(gè)業(yè)已相對(duì)于一組已
知元素或物質(zhì)逐一收集的基準(zhǔn)光譜而予以鑒別。這組基準(zhǔn)光鐠通常稱 為光譜庫(kù)，而將試樣光鐠與光鐠庫(kù)進(jìn)行比較的過(guò)程一般稱為光譜庫(kù)搜 索。光鐠庫(kù)搜索已在文獻(xiàn)中描述了許多年并廣泛用于今日。采用紅外(約750nm-100pm波長(zhǎng))、拉曼、熒光或近紅外(約750nm-2500nm 波長(zhǎng))發(fā)射的光譜庫(kù)搜索，能很好地用來(lái)鑒別多種物質(zhì)，這是由于上 述這些光鐠技術(shù)一般產(chǎn)生有內(nèi)容豐富成組的細(xì)致特征。上述的鑒別光 鐠技術(shù)產(chǎn)生出種種單純實(shí)體的獨(dú)特標(biāo)志，它們?cè)诋?dāng)前用來(lái)通過(guò)光譜庫(kù) 搜索，于可以分成其組成部分的混合物中進(jìn)行鑒別。傳統(tǒng)的庫(kù)搜索一般甚至不能確定混合物的組成，它們可能用在用 戶具有(純粹未知的)純目標(biāo)光譜而打算對(duì)光譜庫(kù)進(jìn)行搜索來(lái)鑒別未 知的混合物時(shí)。發(fā)明內(nèi)容在一種實(shí)施形式中，本發(fā)明涉及一種測(cè)定由具有多個(gè)像素的化學(xué) 圖像所確定的n種物質(zhì)混合物中某種物質(zhì)濃度的方法，此方法包括 U)為此混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)提供光傳；(b)獲得這多個(gè)像素 之一的光鐠，此光鐠將此像素確定為光強(qiáng)與波長(zhǎng)的函數(shù)，(c)作為各 種物質(zhì)的光鐠與像素光鐠的函數(shù)計(jì)算此混合物中各種估算濃度，(d )i普:(e )作為此估算的純光鐠與步驟(b )提供的光譜的函數(shù)計(jì)算偏差 值，(f)以n種物質(zhì)的不同組合重復(fù)步驟(c) - (e) 2n-l次以測(cè)定m 個(gè)偏差值，(g)從這m個(gè)偏差值中選擇最低偏差值作為此混合物中各 物質(zhì)的最適當(dāng)?shù)臐舛?。在另一種實(shí)施形式中，本發(fā)明涉及一種測(cè)定由具有多個(gè)像素的化 學(xué)圖像所確定的n種物質(zhì)混合物中某種物質(zhì)濃度的方法，此方法包括 (i)為此混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)提供光鐠；(ii)獲得這多個(gè)像素之 一的光鐠；(m)作為各種物質(zhì)的光譜與像素光譜的函數(shù)計(jì)算此混合物 中各種物質(zhì)的許多個(gè)的估算濃度；(iv)作為這n種物質(zhì)各個(gè)的估算濃 度與光譜的函數(shù)，對(duì)這多個(gè)估算濃度的各個(gè)計(jì)算偏差值；(v)選擇具 有最低偏差值的估算濃度作為此混合物中各種物質(zhì)最適當(dāng)?shù)臐舛取Ｔ谟至硪粚?shí)施形式中，本發(fā)明涉及一種測(cè)定由具有多個(gè)像素的化學(xué)圖像所確定的n種物質(zhì)混合物中某種物質(zhì)濃度的設(shè)備，此設(shè)備包括 供主計(jì)算機(jī)用的處理機(jī)，此處理機(jī)由下述指令編程(i)為此混合物 中n種物質(zhì)的各個(gè)提供光鐠；(ii)獲得這多個(gè)像素之一的光鐠；(iii) 作為各種物質(zhì)的光譜與像素光譜的函數(shù)計(jì)算此混合物中各種物質(zhì)許多 個(gè)估算濃度；(iv)作為這n種物質(zhì)各個(gè)的估算濃度與光鐠的函數(shù)，對(duì) 這多個(gè)估算濃度的各個(gè)計(jì)算偏差值；(v)選擇具有最低偏差值的估算 濃度作為此混合物中各種物質(zhì)的最適當(dāng)濃度。在另一實(shí)施形式中，本發(fā)明涉及一種測(cè)定由多個(gè)像素的化學(xué)圖像 所確定的n種物質(zhì)混合物中某種物質(zhì)的百分率分布的系統(tǒng)，此系統(tǒng)包 括存儲(chǔ)此混合物中各種物質(zhì)光鐠的數(shù)據(jù)庫(kù)、與此數(shù)據(jù)庫(kù)通信的處理 機(jī)而此處理機(jī)以下述指令編程(i)檢查此混合物的n種物質(zhì)各個(gè)的 光譜；(ii)獲得這多個(gè)像素之一的光譜；(iii)作為像素光譜與各種物 質(zhì)光譜的函數(shù)計(jì)算此混合物中各種物質(zhì)許多個(gè)的估算濃度；(iv)對(duì)應(yīng) 于這多個(gè)估算濃度的各個(gè)計(jì)算偏差值；(v)從這些偏差值中選擇最適 當(dāng)?shù)臐舛却泶嘶旌衔镏懈鞣N物質(zhì)的百分率分布。在又一實(shí)施形式中，本發(fā)明涉及一種測(cè)定由多個(gè)像素的化學(xué)圖像 所確定的n種物質(zhì)混合物中某種物質(zhì)的百分度分布的系統(tǒng)，此系統(tǒng)包 括存儲(chǔ)此混合物中各種物質(zhì)光鐠的數(shù)據(jù)庫(kù)，與此數(shù)據(jù)庫(kù)通信的處理 機(jī)而此處理機(jī)由指令編程為(a)提供此混合物的n種物質(zhì)各個(gè)的光 譜；(b)獲得這多個(gè)像素之一的光譜；(c)作為像素光譜與物質(zhì)光譜 的函數(shù)，計(jì)算此混合物中各種物質(zhì)的估算濃度；(d)作為各種物質(zhì)的 估算濃度與像素光譜的函數(shù)計(jì)算各種物質(zhì)估算的純光鐠；(e)作為估 算的純光語(yǔ)與純光鐠的函數(shù)計(jì)算偏差值；(f)用n種物質(zhì)的不同組合 重復(fù)(c) - (e)步驟2"-l次以測(cè)定M個(gè)偏差值；(g)對(duì)應(yīng)于這M個(gè) 偏差值選擇最適當(dāng)?shù)臐舛?。在又另一?shí)施形式中，本發(fā)明涉及一種測(cè)定由具有多像素的化學(xué) 圖像所確定的n種物質(zhì)混合物中某種物質(zhì)濃度的方法，而此方法則是
由執(zhí)行存儲(chǔ)于機(jī)器可讀的媒體上的多個(gè)可執(zhí)行指令的處理機(jī)來(lái)實(shí)施，此方法包括以下各步驟(a)提供此混合物中n種物質(zhì)各個(gè)的光鐠； (b )獲得這多個(gè)像素之一的光鐠；(c )作為像素光鐠與物質(zhì)光鐠的函 數(shù)，計(jì)算此混合物中各種物質(zhì)的估算濃度；(d)作為各種物質(zhì)的估算 濃度與像素光譜的函數(shù)計(jì)算各種物質(zhì)估算的純光鐠；(e)根據(jù)此估算 的純光鐠與純光鐠計(jì)算偏差值；(f)用n種物質(zhì)的不同選擇結(jié)果重復(fù) (c) - (e)步驟2"-l次以測(cè)定M個(gè)偏差值；(g)對(duì)應(yīng)于這M個(gè)偏差 值中的最低值選擇最適當(dāng)?shù)臐舛取?br>

圖1A是三種物質(zhì)混合物的典型化學(xué)圖像。圖1B是圖1A中各種物質(zhì)的光鐠。圖2概示一像素的典型光語(yǔ)。圖3A是碳酸氫鈉的光鐠表示。圖3B是玉米淀粉的光譜表示。圖3C是微結(jié)晶纖維素的光鐠表示。圖3D是庶糖的光謙表示。圖4是含若干種物質(zhì)的物理混合物的光譜表示。 圖5是本發(fā)明一種實(shí)施形式的流程圖。 圖6是本發(fā)明又一實(shí)施形式的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1A是三種物質(zhì)混合物的典型化學(xué)圖像。具體地說(shuō)，圖1A是含 有阿司匹靈、咖啡因與醋氨酯的混合物的化學(xué)圖像。這種化學(xué)圖像可 以通過(guò)對(duì)試樣的點(diǎn)映射或廣視野照明獲得。圖1B是圖1A中各種物質(zhì) 的光鐠，從圖1A可以看到一化學(xué)圖像是所研究試樣的三維表示。化 學(xué)圖像通常是通過(guò)編譯許多個(gè)幀，以各個(gè)像素描繪在不同波長(zhǎng)下由試 樣收集到的光鐠而得到。換言之，此化學(xué)圖像是通過(guò)編譯不同波長(zhǎng)下 的許多光傳所形成?；瘜W(xué)圖像傳統(tǒng)上是顯示在具有眾多像素的顯示屏
上。因此，每個(gè)像素表示著試樣的一小段或一部分。由于化學(xué)圖像是由具有多種光鐠的若干幀編譯而成，于是一個(gè)像 素可以分解成許多幀，這里像素的各個(gè)幀表明光強(qiáng)與波長(zhǎng)(或波數(shù))之間的一種關(guān)系。圖2概示像素的一種典型光譜。從圖2可見(jiàn)，像素 的光鐠表示給出了試樣所有光語(yǔ)共有的波數(shù)下光強(qiáng)與波數(shù)的關(guān)系。圖3A-3D是作為白色粉末存在的共有物質(zhì)的光鐠表示。具體地說(shuō)， 圖3A是碳酸氫鈉的光鐠表示，圖3B是玉米淀粉的光譜表示，圖3C 是微結(jié)晶纖維素的光譜表示而圖3D是蔗糖的光鐠表示。其他物質(zhì)的 光鐠易于迅速獲得且可以匯編到庫(kù)光鐠中。碳酸氫鈉、玉米淀粉、微 晶纖維素與蔗糖會(huì)是一種有大體相似一致性的白色粉末。這些組份幾乎不可能通過(guò)肉眼觀察來(lái)區(qū)分的。圖4是含有幾種物質(zhì)的物理混合物的光譜表示。這種混合物的光 鐠可以用種種光鐠技術(shù)包括紅外、拉曼、熒光與近紅外技術(shù)收集。此 混合物光譜以及庫(kù)光譜誤碼加以校正，以除去所有不是由于混合物試 樣的化學(xué)成分與已知元素/物質(zhì)所造成的信號(hào)與信息。這方面的異常性 包括各種儀表影響，例如光學(xué)元件的透過(guò)率，探測(cè)器的響應(yīng)性以及由 于用來(lái)收集光鐠的儀表的任何其他不需的試樣影響。此混合物光i普與 庫(kù)光i普可以用種種已知校正方法中的任一種來(lái)除去儀表的人為現(xiàn)象加 以校正。但應(yīng)指出，在不背離這里所公開(kāi)的原理下也可以使用未校正 的光語(yǔ)。因此，依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的供選擇的步驟是從光語(yǔ)中除去 與儀表相關(guān)的誤差。這一步驟可以用儀表的傳遞函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的流程圖。參看圖5，于步驟510獲得試 樣的化學(xué)圖像。此試樣可以是兩或多種物質(zhì)的物理混合物。各個(gè)物質(zhì) 可以是實(shí)質(zhì)上為純的元素或是兩或多個(gè)這種元素的組合物。此化學(xué)圖 像可以是整個(gè)試樣的圖像或部分試樣的圖像，如果此化學(xué)圖像只描繪 部分試樣，則最好提供多個(gè)化學(xué)圖像以便更好地測(cè)定試樣中的物質(zhì)分 布。于步驟520，提供混合物中各種物質(zhì)的光鐠。操作人員可以據(jù)混 合物可能組份的先驗(yàn)知識(shí)提供純光鐠?；蛘呖梢圆捎貌煌蜻x組份的
光譜來(lái)確定它們?cè)诖嘶旌衔镏械目赡艽嬖谛?。如已闡明的，各種已知 物質(zhì)與化合物的光鐠可以存儲(chǔ)于電子數(shù)據(jù)庫(kù)或庫(kù)中。這類數(shù)據(jù)庫(kù)可以 同本發(fā)明一實(shí)施形式的某個(gè)設(shè)備設(shè)在同一處?；蚩创朔N數(shù)據(jù)庫(kù)可在不同位置但構(gòu)造成可由該i殳備訪問(wèn)。例如可以用無(wú)線通信系統(tǒng)訪問(wèn)此種 數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索貼切的光鐠信息。各個(gè)物質(zhì)的光語(yǔ)可以是拉曼光強(qiáng)與波 數(shù)的一種相關(guān)聯(lián)結(jié)果。于步驟530，提供了單個(gè)像素的光譜，這種單一像素光譜可以直 接從化學(xué)圖像獲得(參看步驟510)。如相對(duì)于圖2所討論的，能夠由 形成這種像素的種種幀編譯光強(qiáng)/波數(shù)(可以變換為光強(qiáng)/波數(shù))關(guān)系 來(lái)制備像素的光i普。在不脫離這里所公開(kāi)的原理的前提下，也可釆用 其他方法。一旦提供了像素光鐠和純物質(zhì)光鐠，就可計(jì)算混合物中各種物質(zhì) 的濃度(見(jiàn)步驟540)。在本發(fā)明的一種實(shí)施形式中，此步驟的實(shí)現(xiàn)乃 是一種迭代過(guò)程，可以對(duì)各種物質(zhì)的濃度獲得最適當(dāng)?shù)墓浪憬Y(jié)果。根 據(jù)另一種實(shí)施形式，上迷濃度可以作為非迭代估算方式進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施形式，混合物中各種物質(zhì)的濃度可以用下式(1)計(jì)算數(shù)據(jù)=(估算的濃度x物質(zhì)光鐠)+誤差項(xiàng) (1)式(l)中的誤差項(xiàng)是用來(lái)識(shí)別和除去如前所述與光學(xué)儀表相關(guān)的 光鐠誤差。 一般的內(nèi)行人能立即識(shí)別 一或多個(gè)用于試樣化學(xué)成像的光 學(xué)儀表的傳遞函數(shù)，去掉此誤差項(xiàng)后，式(1)簡(jiǎn)化成數(shù)據(jù)M古算的濃度x物質(zhì)光傳 (2 )式(2)的數(shù)據(jù)項(xiàng)表示像素的光鐠信息。此數(shù)據(jù)項(xiàng)可以表示為lxN 矩陣。物質(zhì)光譜表示各種物質(zhì)的純光譜。如前所述，此純光譜可以存 儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)和能夠迅速訪問(wèn)。物質(zhì)光謙也可以表示為矩陣。給定數(shù)據(jù) 項(xiàng)和物質(zhì)光譜的數(shù)值后，可以對(duì)式(2)求解以測(cè)定像素中表示的各種 物質(zhì)的估算濃度。正如將相對(duì)于圖6所討論的，可以有選擇地重復(fù)該 測(cè)定各種物質(zhì)估算濃度的過(guò)程以提供估算濃度的各種值。根據(jù)一種實(shí) 施形式，可以對(duì)各種濃度精確地估值而由此排定其等級(jí)。在一種實(shí)施
形式中，估算的濃度排定等級(jí)最高的選擇為此種估算濃度。在圖5的步驟550中，對(duì)化學(xué)圖像的一或多個(gè)像素重復(fù)步驟 520-540的過(guò)程。圖5中所示的方法步驟可以對(duì)化學(xué)圖^^中的只是一 個(gè)、若干個(gè)或全部像素重復(fù)。如果此化學(xué)圖像(步驟510)是整個(gè)試 樣的圖像，則實(shí)現(xiàn)圖5的典型過(guò)程就能為整個(gè)試樣提供濃度分布。另 一方面，如果此化學(xué)圖像只描繪出部分試樣，則最好對(duì)描繪試樣另一 些部分的不同像素重復(fù)圖5的典型過(guò)程。圖6是本發(fā)明另一實(shí)施形式的流程圖。具體地說(shuō)，圖6示明對(duì)本 發(fā)明一種實(shí)施形式(參看圖5中步驟540)的估算濃度的精度排定等 級(jí)的方法。參看圖6，步驟610用來(lái)對(duì)混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)計(jì)算 其若干個(gè)估算濃度之一。對(duì)于n種物質(zhì)的混合物，可以有2"-l種不同 組合的物質(zhì)。舉例來(lái)說(shuō)，咖啡因、阿司匹靈與醋氨酚的混合物可以具 有7 (即23-1)種不同的組份(elements)組合。這樣，在典型實(shí)施形 式中，對(duì)此種混合物就重復(fù)步驟610-640七次。所估算的濃度例如可 用式(1)或(2)計(jì)算。當(dāng)于步驟610中獲得第一組估算的濃度值后，使用這些值來(lái)測(cè)定 估算的純濃度。式(2)可用來(lái)幫助這種計(jì)算。因此，此式中的數(shù)據(jù)分 量將與以前的相同(即確定像素光強(qiáng)/波數(shù)關(guān)系的矩陣)，而步驟610中求得的值可以用于此式的估算濃度部分去計(jì)算估算的純濃度。由于 此式是以矩陣運(yùn)算，估算的純濃度便會(huì)包括此混合物中各種物質(zhì)的估 算濃度。于步驟630,比較估算的純濃度與已知的純濃度(例如根據(jù)光語(yǔ) 庫(kù))以獲得偏差值。此偏差值可以描寫(xiě)此估算值與已知值的百分率偏 差。此偏差值可以存儲(chǔ)于存儲(chǔ)表中供以后參考。于步驟640，此典型 的實(shí)施形式要求重復(fù)此過(guò)程步驟610-630許多次(2"-l次)以編譯M 個(gè)偏差值(M=2n-1)。應(yīng)該指出，步驟640的子例程是示例性而非限 制性的，例如這些步驟可以重復(fù)2、 3或n次。一旦計(jì)算出若干個(gè)估算濃度值且已確定對(duì)應(yīng)的偏差值后，則可以 對(duì)這些偏差值排序以識(shí)別最適當(dāng)?shù)墓浪銤舛?步驟660)。此最適當(dāng)?shù)?br> 濃度將指示出像素所表示位置處混合物中各種物質(zhì)最可能的濃度。為 了在整個(gè)圖像上確定此最可能的濃度，可以對(duì)此化學(xué)圖像中的所有其 他像素重復(fù)此過(guò)程。這里所公開(kāi)的處理步驟可以簡(jiǎn)化為 一軟件程序的子例程。于是本 發(fā)明的一種實(shí)施形式涉及一種構(gòu)造成應(yīng)用化學(xué)圖像來(lái)識(shí)別混合物中各 種物質(zhì)可能濃度的軟件，在另一種實(shí)施形式中，這些處理步驟可以給 處理機(jī)編程使之實(shí)現(xiàn)這些步驟。此種處理機(jī)可以用于主計(jì)算機(jī)或其他 外圍設(shè)備上以實(shí)現(xiàn)各種實(shí)施形式。在一種這樣的典型實(shí)施形式中，可將一處理器編程來(lái)實(shí)現(xiàn)圖5與6所標(biāo)明的步驟。此處理機(jī)可以構(gòu)造成 來(lái)接收一或多個(gè)化學(xué)圖像，并從數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的光鐠庫(kù)中檢索出各種 純組分的光鐠。在又另一實(shí)施形式中，上述過(guò)程步驟可以在臺(tái)頂式或便攜式裝置 上實(shí)現(xiàn)。這種裝置能構(gòu)成從試樣直接獲得化學(xué)圖像，來(lái)實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)的 實(shí)施形式以確定混合化中各種物質(zhì)的濃度。雖然用所提供的圖示實(shí)施形式和特殊的算法描述了本發(fā)明，但本 發(fā)明的原理不局限于此而是可以包括它的改型與變更型式的。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定由具有多個(gè)像素的化學(xué)圖像所確定的n種物質(zhì)混合物中某種物質(zhì)濃度的方法，此方法包括(a)為此混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)提供光譜；(b)獲得這多個(gè)像素之一的光譜，此光譜將此像素確定為光強(qiáng)與波長(zhǎng)的函數(shù)；(c)作為各種物質(zhì)的光譜與像素光譜的函數(shù)，計(jì)算此混合物中各種物質(zhì)估算濃度；(d)作為各物質(zhì)的估算濃度與像素光譜的函數(shù)，計(jì)算各種物質(zhì)估算的純光譜；(e)作為此估算的純光譜與步驟(b)提供的光譜的函數(shù)，計(jì)算偏差值；(f)以n種物質(zhì)的不同組合重復(fù)步驟(c)-(e)2n-1次以測(cè)定m個(gè)偏差值；(g)從這m個(gè)偏差值中選擇最低偏差值作為此混合物中各物質(zhì)的最適當(dāng)?shù)臐舛取?br> 2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括對(duì)于圖像中至少一個(gè)其他 像素重復(fù)步驟(a) - (g)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中此物質(zhì)基本上是純的元素。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中此物質(zhì)是至少兩種元素的組 合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中為混合物中n種物質(zhì)的各個(gè) 提供光鐠的步驟還包括將各種物質(zhì)定義為光強(qiáng)與波長(zhǎng)的函數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中為混合物中n種物質(zhì)的各個(gè) 提供光譜的步驟還包括將各種物質(zhì)定義為光強(qiáng)與波數(shù)的函數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中獲得這多個(gè)像素之一的光譜 的步驟還包括識(shí)別與各個(gè)像素相關(guān)的多個(gè)幀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括為每個(gè)幀在光強(qiáng)與波數(shù)之 間確定一關(guān)系。
9. 一種測(cè)定由具有多個(gè)像素的化學(xué)圖像所確定的n種物質(zhì)混合物 中某種物質(zhì)濃度的方法，此方法包括(i) 為此混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)提供光鐠；(ii) 獲得這多個(gè)像素之一的光鐠；(iii) 作為各種物質(zhì)的光語(yǔ)與像素光鐠的函數(shù)計(jì)算此混合物中各 種物質(zhì)的許多個(gè)的估算濃度；(iv) 作為這n種物質(zhì)各個(gè)的估算濃度與光鐠的函數(shù)，對(duì)這多個(gè) 估算濃度的各個(gè)計(jì)算偏差值；(v) 選擇具有最低偏差值的估算濃度作為此混合物中各種物質(zhì)最 適當(dāng)?shù)臐舛取?br> 10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括(VI):對(duì)于圖像中至 少一個(gè)其他像素重復(fù)步驟(iii) - (v)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中的計(jì)算多個(gè)估算濃度的步 驟還包括計(jì)算2n-l個(gè)組合物的可能濃度以確定M個(gè)估算濃度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中此物質(zhì)基本上是純的元素。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中此物質(zhì)是至少兩種元素的 組合物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中為混合物中n種物質(zhì)的各 個(gè)提供光譜的步驟還包括將各種物質(zhì)定義為光強(qiáng)與波長(zhǎng)的函數(shù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中為混合物中n種物質(zhì)的各 個(gè)提供光鐠的步驟還包括將各種物質(zhì)定義為光強(qiáng)與波數(shù)的函數(shù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中獲得這多個(gè)像素之一的光 譜的步驟還包括識(shí)別與各個(gè)像素相關(guān)的多個(gè)幀。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括為所述幀在光強(qiáng)與波長(zhǎng) 或波數(shù)之間確定 一 關(guān)系。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中計(jì)算偏差系數(shù)的步驟還包括(a)利用該估算濃度去計(jì)算混合物中n種物質(zhì)各個(gè)的估計(jì)光i普；(b)將此混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)的估計(jì)光鐠與步驟(i)中確 定的各種物質(zhì)對(duì)應(yīng)的實(shí)際光鐠相比較，以確定此偏差值。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括重復(fù)步驟(a)與(b) 2n-l次以確定M個(gè)偏差值。
20. —種測(cè)定由具有多個(gè)像素的化學(xué)圖像所確定的n種物質(zhì)混合 物中某種物質(zhì)濃度的設(shè)備，此設(shè)備包括用于主計(jì)算機(jī)的處理機(jī)，此處 理機(jī)由指令編程為(i) 為此混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)提供光鐠；(ii) 獲得這多個(gè)像素之一的光鐠；(iii) 作為各種物質(zhì)的光鐠與像素光譜的函數(shù)計(jì)算此混合物中各種物質(zhì)的多個(gè)的估算濃度；(iv) 作為這n種物質(zhì)各個(gè)的估算濃度與光譜的函數(shù)，對(duì)這多個(gè)估算濃度的各個(gè)計(jì)算偏差值；(V )選擇具有最低偏差值的估算濃度作為此混合物中各種物質(zhì)最適當(dāng)?shù)臐舛取?br> 21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中處理機(jī)還由指令編程(vi) 對(duì)此圖像中至少一個(gè)其他像素重復(fù)步驟(iii) - (v)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中的計(jì)算多個(gè)估算濃度的指 令還包括計(jì)算2n-l個(gè)組合物的可能濃度以確定M個(gè)估算濃度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中此物質(zhì)基本上是純的元素。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中此物質(zhì)是至少兩種元素的 組合物。
25. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中為混合物中n種物質(zhì)的各 個(gè)提供光镥的指令還包括將各種物質(zhì)定義為光強(qiáng)與波長(zhǎng)的函數(shù)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中為混合物中n種物質(zhì)的各 個(gè)提供光鐠的指令還包括將各種物質(zhì)定義為光強(qiáng)與波數(shù)的函數(shù)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中獲得這多個(gè)像素之一的光 謙的指令還包括識(shí)別與各個(gè)像素相關(guān)的多個(gè)幀。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，它還包括為所述幀在光強(qiáng)與波長(zhǎng)或波數(shù)之間確定一 關(guān)系。
29. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中計(jì)算偏差值的指令還包括(a) 利用該估算濃度去計(jì)算混合物中n種物質(zhì)各個(gè)的估計(jì)光譜；(b) 將此混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)的估計(jì)光鐠與步驟(i)中確 定的各種物質(zhì)對(duì)應(yīng)的實(shí)際光譜相比較，以確定此偏差值。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，它還包括重復(fù)步驟(a )與(b ) 2n-l次以確定M個(gè)偏差值。
31. —種測(cè)定由具有多個(gè)像素的化學(xué)圖像所確定的物質(zhì)混合物中 某種物質(zhì)濃度的百分率的系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括存儲(chǔ)此混合物中各種物 質(zhì)光鐠的數(shù)據(jù)庫(kù)與此數(shù)據(jù)庫(kù)通信的處理機(jī)，此處理機(jī)由指令編程為(i) 為此混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)提供光傳；(ii) 獲得這多個(gè)像素之一的光諳；(iii) 作為各種物質(zhì)的光鐠與像素光鐠的函數(shù)計(jì)算此混合物中各種物質(zhì)的許多個(gè)的估算濃度；(iv) 計(jì)算與多個(gè)估算濃度的各個(gè)相對(duì)應(yīng)的偏差值；(v )從這些偏差值之中選擇最適當(dāng)?shù)臐舛纫员硎净旌衔镏懈鱾€(gè)物 質(zhì)的百分率分布。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中此處理機(jī)還由指令編程 (vi)對(duì)于圖像中至少一個(gè)其他像素重復(fù)步驟(iii) - (v)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所迷的系統(tǒng)，其中的計(jì)算多個(gè)估算濃度的指 令還包括計(jì)算2n-l個(gè)組合物的可能濃度以確定M個(gè)估算濃度。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中此物質(zhì)基本上是純的元素。
35. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中此物質(zhì)是至少兩種元素的 組合物。
36. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中為混合物中n種物質(zhì)的各 個(gè)提供光鐠的指令還包括將各種物質(zhì)定義為光強(qiáng)與波長(zhǎng)的函數(shù)。
37. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中為混合物中n種物質(zhì)的各 個(gè)提供光鐠的指令還包括將各種物質(zhì)定義為光強(qiáng)與波數(shù)的函數(shù)。
38. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中獲得這多個(gè)像素之一的光譜的指令還包括識(shí)別與各個(gè)像素相關(guān)的多個(gè)幀。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，還包括為所述幀在光強(qiáng)與波長(zhǎng) 或波數(shù)之間確定一關(guān)系。
40. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中計(jì)算偏差系數(shù)的指令還包括U)利用該估算濃度去計(jì)算混合物中n種物質(zhì)各個(gè)的估計(jì)光譜； (b)將此混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)的估計(jì)光鐠與步驟(i)中確 定的各種物質(zhì)對(duì)應(yīng)的實(shí)際光傳相比較，以確定此偏差值。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，它還包括重復(fù)步驟(a)與(b) 2n-l次以確定M個(gè)偏差值。
42. —種測(cè)定由具有多個(gè)像素的化學(xué)圖像所確定的物質(zhì)混合物中 某種物質(zhì)百分率分布的系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括存儲(chǔ)此混合物中各種物質(zhì) 光鐠的數(shù)據(jù)庫(kù)，和此數(shù)據(jù)庫(kù)通信的處理機(jī)，此處理機(jī)由指令編程為(a) 為此混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)提供光鐠；(b) 獲得這多個(gè)像素之一的光譜；(c )作為物質(zhì)的光鐠與像素光傳的函數(shù)計(jì)算此混合物中各種物質(zhì) 的估算濃度；(d) 作為各種物質(zhì)的估算濃度與圖像光鐠的函數(shù)，計(jì)算各種物 質(zhì)估計(jì)的純光鐠值；(e) 作為估計(jì)的純光鐠與純光鐠的函數(shù)計(jì)算偏差值；(f) 用n種物質(zhì)的不同組合重復(fù)(c) - (e)步驟2n-l次，以測(cè) 定m個(gè)偏差值，(g) 對(duì)應(yīng)于這m個(gè)偏差值中的選擇適當(dāng)?shù)臐舛取?br> 43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，還包括對(duì)于圖像中至少一個(gè)其 他像素重復(fù)步驟(a) - (g)。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中此物質(zhì)基本上是純的元素。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中此物質(zhì)是至少兩種元素的 組合物。
46. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中為混合物中n種物質(zhì)的各個(gè)提供光鐠的指令還包括將各種物質(zhì)定義為光強(qiáng)與波長(zhǎng)的函數(shù)。
47. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中為混合物中n種物質(zhì)的各 個(gè)提供光鐠的指令還包括將各種物質(zhì)定義為光強(qiáng)與波數(shù)的函數(shù)。
48. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中獲得這多個(gè)像素之一的光 譜的指令還包括識(shí)別與各個(gè)像素相關(guān)的多個(gè)幀。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng)，它還包括為所述幀在光強(qiáng)與波 長(zhǎng)之間確定一關(guān)系。
50. —種機(jī)器可讀媒體，其上存儲(chǔ)有由處理機(jī)執(zhí)行的多個(gè)可執(zhí)行 指令，以實(shí)施用于測(cè)定由具有許多像素的化學(xué)圖像所確定的n種物質(zhì) 混合物中某種物質(zhì)濃度的方法，此方法包括以下各步驟(a) 提供此混合物中n種物質(zhì)各個(gè)的光譜；(b) 獲得這多個(gè)像素之一的光譜；(c )作為像素光譜與物質(zhì)光譜的函數(shù)，計(jì)算此混合物中各種物質(zhì) 的估算濃度；(d) 作為各種物質(zhì)的估算濃度與像素光i普的函數(shù)計(jì)算各種物質(zhì) 估算的純光譜；(e) 根據(jù)此估算的純光譜與純光譜計(jì)算偏差值；(f) 用n種物質(zhì)的不同選擇結(jié)果重復(fù)(c) - (e)步驟2"-l次以 測(cè)定M個(gè)偏差值；(g) 對(duì)應(yīng)于這M個(gè)偏差值中的最低值選擇最適當(dāng)?shù)臐舛取?br> 51. 根據(jù)權(quán)利要求50的機(jī)器可讀媒體，還包括對(duì)于圖像中至少一 個(gè)其他像素重復(fù)步驟(a) - (g)。
全文摘要
由具有多個(gè)像素的化學(xué)圖像確定的，用來(lái)測(cè)定任意多種物質(zhì)的混合物中某種物質(zhì)濃度的方法(520)。此方法包括下述步驟提供混合物中n種物質(zhì)各個(gè)的光譜(530)，獲得這多個(gè)像素之一的光譜，作為各物質(zhì)光譜與該像素光譜的函數(shù)計(jì)算混合物中各物質(zhì)的多個(gè)估算濃度，作為混合物中多種物質(zhì)各個(gè)的光譜的函數(shù)計(jì)算這多個(gè)估算濃度各個(gè)的偏差值，然后選擇具有最低偏差系數(shù)的估算濃度作為混合物中各種物質(zhì)的最適當(dāng)濃度(550)。
文檔編號(hào)G01N31/00GK101160522SQ200580049437
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
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