專利名稱：校準(zhǔn)曲線制成方法、校準(zhǔn)曲線制成裝置以及目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制成在根據(jù)被檢測體的觀測數(shù)據(jù)而導(dǎo)出關(guān)于上述被檢測體的目標(biāo)成分的含量時使用的校準(zhǔn)曲線的技術(shù)和求出關(guān)于被檢測體的目標(biāo)成分的含量的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，提出了對在被檢測體的多個不同位置處觀測到的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立成分分析，以通過該獨(dú)立成分分析計(jì)算出的獨(dú)立成分為基本函數(shù)，并用基本函數(shù)的線性和表示觀測數(shù)據(jù)，從而解析目標(biāo)成分的濃度等的方法。但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，在每次進(jìn)行關(guān)于被檢測體的目標(biāo)成分的校準(zhǔn)時，需要關(guān)于該被檢測體的多個不同的觀測數(shù)據(jù)，存在不能根據(jù)I個觀測數(shù)據(jù)高精度地進(jìn)行校準(zhǔn)的問 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述問題而提出的，其目的在于在進(jìn)行關(guān)于被檢測體的目標(biāo)成分的校準(zhǔn)時，能夠根據(jù)與該被檢測體有關(guān)的I個觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度的校準(zhǔn)。本發(fā)明正是為了解決上述問題的至少一部分而提出的，能夠?qū)崿F(xiàn)為以下的形式。本發(fā)明的第I形式是制成在根據(jù)被檢測體的觀測數(shù)據(jù)而導(dǎo)出關(guān)于上述被檢測體的目標(biāo)成分的含量時使用的校準(zhǔn)曲線的校準(zhǔn)曲線制成方法。校準(zhǔn)曲線制成方法包括:計(jì)算機(jī)取得關(guān)于上述被檢測體的多個樣品的上述觀測數(shù)據(jù)；上述計(jì)算機(jī)取得關(guān)于上述各樣品的上述目標(biāo)成分的含量；上述計(jì)算機(jī)估計(jì)將上述每個樣品的觀測數(shù)據(jù)分離成多個獨(dú)立成分時的多個獨(dú)立成分，并根據(jù)上述多個獨(dú)立成分，對上述每個樣品求出與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)；以及上述計(jì)算機(jī)根據(jù)上述多個樣品的上述目標(biāo)成分的含量和上述每個樣品的上述混合系數(shù)，求出上述校準(zhǔn)曲線的回歸公式。根據(jù)第I形式的校準(zhǔn)曲線制成方法，對于被檢測體的多個樣品，根據(jù)從各樣品中取得的觀測數(shù)據(jù)和目標(biāo)成分的含量，制成用于根據(jù)被檢測體的觀測數(shù)據(jù)而導(dǎo)出在被檢測體中包含的目標(biāo)成分量的校準(zhǔn)曲線。因此，如果使用該校準(zhǔn)曲線，則即使被檢測體的觀測數(shù)據(jù)是一個，也能夠高精度地求出目標(biāo)成分的含量。因此，如果根據(jù)第I形式的校準(zhǔn)曲線制成方法預(yù)先制成校準(zhǔn)曲線，則在進(jìn)行校準(zhǔn)時，只要取得關(guān)于被檢測體的一個觀測數(shù)據(jù)即可。其結(jié)果，能夠根據(jù)作為實(shí)測值的一個觀測數(shù)據(jù)高精度地求出目標(biāo)成分量。在上述第I形式的校準(zhǔn)曲線制成方法中，求出上述混合系數(shù)包括:上述計(jì)算機(jī)求出包含上述各樣品的上述獨(dú)立成分的獨(dú)立成分矩陣；上述計(jì)算機(jī)根據(jù)上述獨(dú)立成分矩陣，求出表示規(guī)定上述各樣品中的每個上述獨(dú)立成分的獨(dú)立成分要素的比率的向量的集合的估計(jì)混合矩陣；上述計(jì)算機(jī)對于在上述估計(jì)混合矩陣中包含的上述每個向量，求出其相對上述多個樣品的上述目標(biāo)成分的含量的相關(guān)性，并選擇被判斷為上述相關(guān)性最高的上述向量，作為與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)。根據(jù)該校準(zhǔn)曲線制成方法，由于求出獨(dú)立成分矩陣，求出估計(jì)混合矩陣，并在估計(jì)混合矩陣中選擇相對樣品的目標(biāo)成分的含量的相關(guān)性強(qiáng)的向量，因此，能夠得到估計(jì)精度高的混合系數(shù)。本發(fā)明的第2形式是制成在根據(jù)被檢測體的觀測數(shù)據(jù)而導(dǎo)出關(guān)于上述被檢測體的目標(biāo)成分的含量時使用的校準(zhǔn)曲線的校準(zhǔn)曲線制成裝置。校準(zhǔn)曲線制成裝置包括:樣品觀測數(shù)據(jù)取得部，其取得關(guān)于上述被檢測體的多個樣品的上述觀測數(shù)據(jù)；樣品目標(biāo)成分量取得部，其取得關(guān)于上述各樣品的上述目標(biāo)成分的含量；混合系數(shù)估計(jì)部，其估計(jì)將上述每個樣品的觀測數(shù)據(jù)分離成多個獨(dú)立成分時的多個獨(dú)立成分，并根據(jù)上述多個獨(dú)立成分，對于上述每個樣品求出與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)；以及回歸公式計(jì)算部，其根據(jù)上述多個樣品的上述目標(biāo)成分的含量和上述每個樣品的上述混合系數(shù)，求出上述校準(zhǔn)曲線的回歸公式。根據(jù)第2形式的校準(zhǔn)曲線制成裝置，如果根據(jù)該校準(zhǔn)曲線制成裝置預(yù)先制成校準(zhǔn)曲線，則與第I形式的校準(zhǔn)曲線制成方法一樣，在進(jìn)行校準(zhǔn)時，只要取得關(guān)于被檢測體的一個觀測數(shù)據(jù)即可。因此，達(dá)到能夠根據(jù)作為實(shí)測值的一個觀測數(shù)據(jù)高精度地求出目標(biāo)成分量的效果。在上述第2形式的校準(zhǔn)曲線制成裝置中，上述混合系數(shù)估計(jì)部可包括:獨(dú)立成分矩陣計(jì)算部，其求出包含上述各樣品的上述各獨(dú)立成分的獨(dú)立成分矩陣；估計(jì)混合矩陣計(jì)算部，其根據(jù)上述獨(dú)立成分矩陣，求出表示規(guī)定上述各樣品中的上述每個獨(dú)立成分的獨(dú)立成分要素的比率的向量的集合的估計(jì)混合矩陣；以及混合系數(shù)選擇部，其對在上述估計(jì)混合矩陣中包含的每個上述向量，求出其相對上述多個樣品的上述目標(biāo)成分的含量的相關(guān)性，并選擇被判斷為上述相關(guān)性最 高的上述向量，作為與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)。根據(jù)該構(gòu)成，能夠得到估計(jì)精度高的混合系數(shù)。進(jìn)一步地，在上述校準(zhǔn)曲線制成裝置中，可以包括存儲部，其存儲由上述獨(dú)立成分矩陣計(jì)算部算出的上述獨(dú)立成分矩陣、表示由上述混合系數(shù)選擇部選擇的混合系數(shù)在上述估計(jì)混合矩陣的哪個位置的目標(biāo)成分順序和由上述回歸公式計(jì)算部算出的回歸公式。根據(jù)該構(gòu)成，校準(zhǔn)曲線制成裝置能夠?qū)ⅹ?dú)立成分矩陣、目標(biāo)成分順序和回歸公式存儲在存儲部中。本發(fā)明的第3形式是求出關(guān)于被檢測體的目標(biāo)成分的含量的目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置。目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置包括:被檢測體觀測數(shù)據(jù)取得部，其取得關(guān)于上述被檢測體的觀測數(shù)據(jù)；校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)取得部，其取得至少包含與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的獨(dú)立成分的校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)；混合系數(shù)計(jì)算部，其根據(jù)關(guān)于上述被檢測體的觀測數(shù)據(jù)和上述校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)，求出關(guān)于上述被檢測體的針對上述目標(biāo)成分的混合系數(shù)；以及目標(biāo)成分量計(jì)算部，其根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的表示與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)與含量的關(guān)系的回歸公式的常數(shù)和由上述混合系數(shù)計(jì)算部求出的混合系數(shù)，計(jì)算上述目標(biāo)成分的含量。根據(jù)第3形式的目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置，只要取得關(guān)于被檢測體的一個觀測數(shù)據(jù)，就能夠高精度地求出關(guān)于被檢測體的目標(biāo)成分的含量。
在上述第3形式的目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置中，上述校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)取得部取得作為與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的成分而預(yù)先求出的獨(dú)立成分作為上述校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)，上述混合系數(shù)計(jì)算部求出上述獨(dú)立成分和關(guān)于上述被檢測體的觀測數(shù)據(jù)的內(nèi)積，并將該內(nèi)積值作為上述混合系數(shù)。根據(jù)上述構(gòu)成的目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置，能夠高精度且容易地求出與關(guān)于被檢測體的目標(biāo)成分的相關(guān)性高的混合系數(shù)。在上述第3形式的目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置中，上述校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)取得部取得將關(guān)于多個樣品的各觀測數(shù)據(jù)分離成多個獨(dú)立成分時的多個獨(dú)立成分作為上述校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)，上述混合系數(shù)估計(jì)部根據(jù)關(guān)于上述被檢測體的觀測數(shù)據(jù)和上述多個獨(dú)立成分，計(jì)算關(guān)于上述被檢測體的估計(jì)混合矩陣，并從上述計(jì)算出的估計(jì)混合矩陣中選擇與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)。根據(jù)上述構(gòu)成的目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置，能夠高精度地求出與關(guān)于被檢測體的目標(biāo)成分的相關(guān)性高的混合系數(shù)。進(jìn)一步地，本發(fā)明能夠用上述以外的各種形式實(shí)現(xiàn)，例如，能夠以將用校準(zhǔn)曲線制成方法求出的回歸線存儲在存儲器中的目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置的形式實(shí)現(xiàn)。例如，本發(fā)明的一個形式能夠?qū)崿F(xiàn)為具備數(shù)據(jù)取得部、成分量取得部、估計(jì)部、計(jì)算部這4個要素內(nèi)的一個以上的要素的裝置。即，該裝置可以具有數(shù)據(jù)取得部，也可以不具有數(shù)據(jù)取得部。此外，裝置可以具有成分量取得部，也可以不具有成分量取得部。此外，裝置可以具有估計(jì)部，也可以不具有估計(jì)部。此外，裝置可以具有計(jì)算部，也可以不具有計(jì)算部。此外，數(shù)據(jù)取得部可以采用例如取得關(guān)于被檢測體的多個樣品的觀測數(shù)據(jù)的構(gòu)成。成分量取得部可以采用例如取得關(guān)于各樣品的目標(biāo)成分的含量的構(gòu)成。估計(jì)部可以采用例如估計(jì)將每個樣品的觀測數(shù)據(jù)分離成多個獨(dú)立成分時的多個獨(dú)立成分，并根據(jù)多個獨(dú)立成分對于每個樣品求出與目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)的構(gòu)成。計(jì)算部可以采用例如根據(jù)多個樣品的目標(biāo)成分的含量和每個樣品的混合系數(shù)，求出校準(zhǔn)曲線的回歸公式的構(gòu)成。這樣的裝置雖然能夠?qū)崿F(xiàn)為例如校準(zhǔn)曲線制成裝置，但也能夠?qū)崿F(xiàn)為除了校準(zhǔn)曲線制成裝置以外的其它裝置。根據(jù)這種形式，能夠解決裝置的小型化、低成本化、節(jié)省資源、制造容易、使用方便性提高等各種課題中的至少一個。上述的校準(zhǔn)曲線制成裝置的各形式的技術(shù)特征的一部分或者全部都可以適用于任意一個該裝置。例如，本發(fā)明的一個形式能夠?qū)崿F(xiàn)為具備第I數(shù)據(jù)取得部、第2數(shù)據(jù)取得部、第I計(jì)算部、第2計(jì)算部這4個要素內(nèi)的I個以上的要素的裝置。即，該裝置可以具有第I數(shù)據(jù)取得部，也可以不具有第I數(shù)據(jù)取得部。此外，裝置可以具有第2數(shù)據(jù)取得部，也可以不具有第2數(shù)據(jù)取得部。此外，裝置可以具有第I計(jì)算部，也可以不具有第I計(jì)算部。此外，裝置可以具有第2計(jì)算部，也可以不具有第2計(jì)算部。第I數(shù)據(jù)取得部可以采用例如取得關(guān)于被檢測體的觀測數(shù)據(jù)的構(gòu)成。第2數(shù)據(jù)取得部可以采用例如取得至少包含與目標(biāo)成分對應(yīng)的獨(dú)立成分的校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)的構(gòu)成。第I計(jì)算部可以采用例如根據(jù)關(guān)于被檢測體的觀測數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)，求出 針對關(guān)于被檢測體的目標(biāo)成分的混合系數(shù)的構(gòu)成。第2計(jì)算部可以采用例如根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的表示與目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)與含量的關(guān)系的回歸公式的常數(shù)和混合系數(shù)，計(jì)算目標(biāo)成分的含量的構(gòu)成。這樣的裝置雖然能夠?qū)崿F(xiàn)為例如目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置，但也可以實(shí)現(xiàn)為除了目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置以外的其它裝置。根據(jù)這種形式，能夠解決裝置的小型化、低成本化、節(jié)省能源、制造容易、使用方便性提高等各種課題的至少I個。上述的目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置的各形式的技術(shù)特征的一部分或者全部都可以適用于任意一個該
>j-U ρ α裝直。


圖1是表示作為本發(fā)明的一個實(shí)施例的校準(zhǔn)曲線制成方法的流程圖。圖2是表示關(guān)于新鮮度不同的綠色蔬菜的光的波長和分光反射率的關(guān)系的曲線圖。圖3Α是表示在步驟4和步驟5中使用的個人計(jì)算機(jī)及其周邊裝置的說明圖。圖3Β是在步驟4和步驟5中使用的裝置的功能模塊圖。圖4是示意性表示在硬盤驅(qū)動器中保存的測量數(shù)據(jù)集的說明圖。圖5是表示用CPU執(zhí)行的混合系數(shù)估計(jì)處理的流程圖。圖6是用于說明估計(jì)混合矩陣又的說明圖。圖7是表示相關(guān)性高的散布圖的一個例子的說明圖。圖8是表示相關(guān)性低的散布圖的一個例子的說明圖。圖9是表示用CPU執(zhí)行的回歸公式的計(jì)算處理的流程圖。
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圖10是在進(jìn)行目標(biāo)成分的校準(zhǔn)時使用的裝置500的功能模塊圖。圖11是表示用CPU執(zhí)行的目標(biāo)成分校準(zhǔn)處理的流程圖。符號說明:10 =CPU ；20:存儲器；30:硬盤驅(qū)動器；100:個人計(jì)算機(jī)；200:分光測量裝置；300:鍵盤
具體實(shí)施例方式以下根據(jù)實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明的一個實(shí)施例涉及制成用于從作為觀測數(shù)據(jù)的綠色蔬菜的分光反射率的光譜中導(dǎo)出在上述綠色蔬菜中含有的葉綠素量的校準(zhǔn)曲線的方法。綠色蔬菜例如是菠菜、小松菜、青椒等。Α.校準(zhǔn)曲線制成方法圖1是表示作為本發(fā)明的一個實(shí)施例的校準(zhǔn)曲線制成方法的流程圖。如圖所示，該校準(zhǔn)曲線制成方法包括從步驟I到步驟5的5個步驟。各步驟I 5按照該順序執(zhí)行。按順序說明有關(guān)各步驟f 5。[步驟I]步驟I是準(zhǔn)備步驟，其由操作者進(jìn)行。操作者準(zhǔn)備新鮮度不同的同一種類的多個綠色蔬菜(例如，菠菜)，分別作為樣品。在本實(shí)施例中，使用η個(η是大于等于2的整數(shù))樣品。[步驟2]步驟2是光譜的測量步驟，由操作者使用分光測量裝置進(jìn)行。操作者通過用分光測量裝置拍攝在步驟I中準(zhǔn)備的多個樣品的各個，測量關(guān)于各樣品的分光反射率的光譜。分光測量裝置是將來自被測量體的光通過分光器，并由拍攝元件的拍攝面接收從分光器輸出的光譜，從而測量上述光譜的已知設(shè)備。在分光反射率的光譜與吸光度的光譜之間，下式(I)表不的關(guān)系成立。[公式I][吸光度]=-1ogltl[反射率]…(I)所測量的分光反射率的光譜使用公式(I)而變換成吸光度光譜。變換成吸光度是因?yàn)樵谝院笳f明的獨(dú)立成分分析中分析的混合信號中需要線性組合成立，根據(jù)朗伯-比爾定律，對于吸光度，線性組合成立的緣故。因此，在步驟S2中，也可以代替分光反射率光譜而測量吸光度光譜。作為測量結(jié)果，輸出表示針對被測量體的波長的特性的吸光度分布的數(shù)據(jù)。該吸光度分布的數(shù)據(jù)也稱為光譜數(shù)據(jù)。在步驟2中，詳細(xì)地，操作者對每個樣品拍攝指定部位，并測量該指定部位的光譜。在此，所謂指定部位，如果是各樣品內(nèi)的部位，則可以是任何部位，但優(yōu)選地，是新鮮度與樣品整體的新鮮度并不顯著不同的部位。例如，在一個樣品中，當(dāng)某一部分的新鮮度極差時，將避開該新鮮度差的部分的部位作為上述測量的指定部位。圖2是表示關(guān)于新鮮度不同的綠色蔬菜的光的波長和分光反射率的關(guān)系的曲線圖。如圖所示，新鮮的蔬菜、稍微蔫了的蔬菜和蔫了的蔬菜，其光譜波形不相同。新鮮的蔬菜或者稍微蔫了的蔬菜以大約700nm—帶為邊界，在小于等于700nm的波長范圍中反射率急劇降低。其原因是在小于等于700nm的波長下發(fā)生葉綠素進(jìn)行的光的吸收。另一方面，在蔫了的蔬菜中，由于葉綠素減少，因此，特別是在小于等于700nm的波長區(qū)域中，反射率大幅度上升。這樣，由于綠色蔬菜的新鮮度使光譜波形變化，因此，通過步驟2測量關(guān)于各樣品的光譜。另外，代替用分光器測量分光反射率光譜和/或吸光度光譜，也可以根據(jù)其它測量值估計(jì)這些光譜。例如，也可以用多波段照相機(jī)測量樣品，并根據(jù)所得到的多波段圖像估計(jì)分光反射率和/或吸光度光譜。作為這種估計(jì)方法，例如能夠使用特開2001-99710號公報所記載的方法等。 [步驟3]步驟3是葉綠素量的測量步驟，其由操作者進(jìn)行。操作者對在步驟I中準(zhǔn)備的多個樣品的各個進(jìn)行化學(xué)分析，并測量葉綠素量作為關(guān)于各樣品的目標(biāo)成分的含量。詳細(xì)地，從各樣品中抽取指定部位，并從該指定部位中提取作為目標(biāo)成分的葉綠素，測量其含量。在此，“指定部位’可以是樣品的任意一個部位，但優(yōu)選地，與在步驟2中測量光譜的部位一致。[步驟4]步驟4是混合系數(shù)的估計(jì)步驟，使用個人計(jì)算機(jī)進(jìn)行。圖3A是表示在步驟4和以后說明的步驟5中使用的個人計(jì)算機(jī)100及其周邊裝置的說明圖。如圖所示，個人計(jì)算機(jī)(以下稱為“計(jì)算機(jī)”)100與分光測量裝置200和鍵盤300電連接。計(jì)算機(jī)100是已知的裝置，其具備:通過執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序(以下稱為“程序”)進(jìn)行各種處理和/或控制的CPU 10、作為數(shù)據(jù)的退避場所的存儲器20 (存儲部)、保存程序和/或數(shù)據(jù)、信息的硬盤驅(qū)動器30、輸入接口(I/F) 50和輸出接口(I/F) 60。圖3B是在步驟4和步驟5中使用的裝置的功能模塊圖。該裝置400具有樣品觀測數(shù)據(jù)取得部410、樣品目標(biāo)成分量取得部420、混合系數(shù)估計(jì)部430、回歸公式計(jì)算部440?；旌舷禂?shù)估計(jì)部430包含獨(dú)立成分矩陣計(jì)算部432、估計(jì)混合矩陣計(jì)算部434以及混合系數(shù)選擇部436。另外，樣品觀測數(shù)據(jù)取得部410和樣品目標(biāo)成分量取得部420例如由圖3A的CPU 10與輸入I/F50和存儲器20協(xié)作實(shí)現(xiàn)?；旌舷禂?shù)估計(jì)部430、獨(dú)立成分矩陣計(jì)算部432、估計(jì)混合矩陣計(jì)算部434和混合系數(shù)選擇部436例如由圖3A的CPU 10與存儲器20協(xié)作實(shí)現(xiàn)。此外，回歸公式計(jì)算部440例如由圖3A的CPU 10與存儲器20協(xié)作實(shí)現(xiàn)。另外，這些各部也可以由除了圖3A所示的個人計(jì)算機(jī)100以外的其它具體裝置和/或硬件電路實(shí)現(xiàn)。圖3A所示的分光測量裝置200在步驟2中使用。計(jì)算機(jī)100經(jīng)由輸入I/F50取得根據(jù)在步驟2中通過分光測量裝置200測量的分光分布而得到的吸光度光譜，作為光譜數(shù)據(jù)(與圖3B的樣品觀測數(shù)據(jù)取得部410對應(yīng))。此外，計(jì)算機(jī)100接受操作者的鍵盤300的操作，并經(jīng)由輸入I/F50取得在步驟3中測量的葉綠素量(與圖3B的樣品目標(biāo)成分量取得部420對應(yīng))。另外，在步驟3中測量的葉綠素量也可以作為測量葉綠素的指定部位的每單位質(zhì)量(例如，每100克)的葉綠素的質(zhì)量輸入到計(jì)算機(jī)100?；蛘?，也可以輸入葉綠素量作為絕對重量。上述的光譜數(shù)據(jù)和葉綠素量的取得的結(jié)果是在計(jì)算機(jī)100的硬盤驅(qū)動器30中保存包含光譜數(shù)據(jù)和葉綠素量的數(shù)據(jù)集(以下稱為“測量數(shù)據(jù)集”)DSl。圖4是示意性表示在硬盤驅(qū)動器30中保存的測量數(shù)據(jù)集DSl的說明圖。如圖所示，測量數(shù)據(jù)集DSl是包 含用于識別在步驟I中準(zhǔn)備的多個樣品的樣品號碼B2,……、Bn、關(guān)于各樣品的葉綠素量Cp C2、……、Cn和關(guān)于各樣品的光譜數(shù)據(jù)Xp X2、……、Xn的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在測量數(shù)據(jù)集DSl中，各葉綠素量Q、C2、……、Cn和各光譜數(shù)據(jù)X^X2、……、Xn與各樣品號碼1、B2、……、Bn相對應(yīng)，以便判斷是哪個樣品的數(shù)據(jù)。CPU 10通過將在硬盤驅(qū)動器30中存儲的指定程序加載到存儲器20中并執(zhí)行該程序，進(jìn)行作為步驟4的工作的估計(jì)混合系數(shù)的處理。在此，上述指定程序也可以采用從外部使用因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)下載的構(gòu)成。在步驟4中，CPU 10具有圖3B的混合系數(shù)估計(jì)部430的功能。圖5是表示用CPU 10執(zhí)行的混合系數(shù)估計(jì)處理的流程圖。當(dāng)處理開始時，CPU 10首先進(jìn)行獨(dú)立成分分析(步驟S110)。獨(dú)立成分分析(ICA)是多維信號解析法的一種，是在幾個不同的條件下觀測獨(dú)立信號重合的混合信號并以此為基礎(chǔ)分離獨(dú)立的原信號的技術(shù)。如果使用獨(dú)立成分分析，則通過將用步驟2得到的光譜數(shù)據(jù)當(dāng)作混合了包含葉綠素的m個獨(dú)立成分(未知)的數(shù)據(jù)，可以從通過步驟2得到的光譜數(shù)據(jù)(觀測數(shù)據(jù))中估計(jì)獨(dú)立成分的光譜。關(guān)于獨(dú)立成分分析，在以下進(jìn)行詳細(xì)說明。假設(shè)m個未知成分(源)的光譜S (以下也將該光譜稱為“未知成分”)用以下的公式(2)的光譜提供，并且通過步驟2得到的η個光譜數(shù)據(jù)X用下面的公式(3)的光譜提供。另外，在公式(2)中包含的各要素(Sp S2、……、Sm)分別為向量(光譜)。即，例如要素S1如公式(4)表示。在公式(3)中包含的要素(Xp\、……、xm)也是向量，例如，要素X1如公式(5)所示。下標(biāo)的I是測量光譜的波長段的數(shù)量。另外，未知成分的光譜S的要素?cái)?shù)量m是大于等于I的整數(shù)，并根據(jù)樣品的種類(在此，是菠菜)，預(yù)先通過經(jīng)驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)決定。[公式2]S = [S1, S2,…，SJt …(2)[公式3]
X = [X1, X2,…，XJt...(3)[公式4]S1 = {Sn，S12,…，S1J...(4)[公式5]X1 = {Xn，X12，-,X1J …(5)假設(shè)各未知成分在統(tǒng)計(jì)上是獨(dú)立的。在這些未知成分S與這些光譜數(shù)據(jù)X之間，以下的公式(6)的關(guān)系成立。[式6]X = A.S...(6)公式(6)中的A是混合矩陣，也可以用下面的公式(7)表示。另外，在此，文字“A”如公式(7)所示的需要用粗體字表示，但由于說明書的使用文字的限制，在此用正常文字表示。以下，對于表示矩陣的其它粗體字，假設(shè)同樣用正常文字表示。[公式7]
權(quán)利要求
1.一種校準(zhǔn)曲線制成方法，是制成在根據(jù)被檢測體的觀測數(shù)據(jù)而導(dǎo)出關(guān)于上述被檢測體的目標(biāo)成分的含量時使用的校準(zhǔn)曲線的校準(zhǔn)曲線制成方法，包括: 計(jì)算機(jī)取得關(guān)于上述被檢測體的多個樣品的上述觀測數(shù)據(jù)； 上述計(jì)算機(jī)取得關(guān)于上述各樣品的上述目標(biāo)成分的含量； 上述計(jì)算機(jī)估計(jì)在將每個上述樣品的觀測數(shù)據(jù)分離成多個獨(dú)立成分時的多個獨(dú)立成分，并根據(jù)上述多個獨(dú)立成分，對每個上述樣品求出與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)；以及上述計(jì)算機(jī)根據(jù)上述多個樣品的上述目標(biāo)成分的含量和每個上述樣品的上述混合系數(shù)，求出上述校準(zhǔn)曲線的回歸公式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)曲線的制成方法，其中，求出上述混合系數(shù)包括: 上述計(jì)算機(jī)求出包含上述各樣品的上述獨(dú)立成分的獨(dú)立成分矩陣； 上述計(jì)算機(jī)從上述獨(dú)立成分矩陣中求出表示規(guī)定上述各樣品中的每個上述獨(dú)立成分的獨(dú)立成分要素的比率的向量的集合的估計(jì)混合矩陣；以及 上述計(jì)算機(jī)對于在上述估計(jì)混合矩陣中包含的每個上述向量，求出其相對上述多個樣品的上述目標(biāo)成分的含量的相關(guān)性，并選擇被判斷為上述相關(guān)性最高的上述向量，作為與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)。
3.一種校準(zhǔn)曲線制成裝置，是制成在根據(jù)被檢測體的觀測數(shù)據(jù)而導(dǎo)出關(guān)于上述被檢測體的目標(biāo)成分的含量時使用的校準(zhǔn)曲線的校準(zhǔn)曲線制成裝置，包括: 樣品觀測數(shù)據(jù)取得部，其取得關(guān)于上述被檢測體的多個樣品的上述觀測數(shù)據(jù)； 樣品目標(biāo)成分量取得部，其取得關(guān)于上述各樣品的上述目標(biāo)成分的含量； 混合系數(shù)估計(jì)部，其估計(jì)將每個上述樣品的觀測數(shù)據(jù)分離成多個獨(dú)立成分時的多個獨(dú)立成分，并根據(jù)上述多個獨(dú)立成分，對每個上述樣品求出與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)；以及 回歸公式計(jì)算部，其根據(jù)上述多個樣品的上述目標(biāo)成分的含量和每個上述樣品的上述混合系數(shù)，求出上述校準(zhǔn)曲線的回歸公式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的校準(zhǔn)曲線的制成裝置，其中，上述混合系數(shù)估計(jì)部包括: 獨(dú)立成分矩陣計(jì)算部，其求出包含上述各樣品的上述各獨(dú)立成分的獨(dú)立成分矩陣； 估計(jì)混合矩陣計(jì)算部，其從上述獨(dú)立成分矩陣中，求出表示規(guī)定上述各樣品中的每個上述獨(dú)立成分的獨(dú)立成分要素的比率的向量的集合的估計(jì)混合矩陣；以及 混合系數(shù)選擇部，其對于在上述估計(jì)混合矩陣中包含的每個上述向量，求出其相對上述多個樣品的上述目標(biāo)成分的含量的相關(guān)性，并選擇被判斷為上述相關(guān)性最高的上述向量，作為與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的校準(zhǔn)曲線制成裝置，包括: 存儲部，其存儲由上述獨(dú)立成分矩陣計(jì)算部算出的上述獨(dú)立成分矩陣、表示由上述混合系數(shù)選擇部選擇的混合系數(shù)在上述估計(jì)混合矩陣的哪個位置的目標(biāo)成分順序和由上述回歸公式計(jì)算部算出的回歸公式。
6.一種目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置，是求出關(guān)于被檢測體的目標(biāo)成分的含量的目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置，包括: 被檢測體觀測數(shù)據(jù)取得部，其取得關(guān)于上述被檢測體的觀測數(shù)據(jù)； 校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)取得部，其取得至少包含與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的獨(dú)立成分的校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)；混合系數(shù)計(jì)算部，其根據(jù)關(guān)于上述被檢測體的觀測數(shù)據(jù)和上述校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)，求出關(guān)于上述被檢測體的針對上述目標(biāo)成分的混合系數(shù)；以及 目標(biāo)成分量計(jì)算部，其根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的表示與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)和含量的關(guān)系的回歸公式的常數(shù)和由上述混合系數(shù)計(jì)算部求出的混合系數(shù)，計(jì)算上述目標(biāo)成分的含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置，其中， 上述校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)取得部取得作為與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的成分而預(yù)先求出的獨(dú)立成分，作為上述校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)； 上述混合系數(shù)計(jì)算部求出上述獨(dú)立成分和關(guān)于上述被檢測體的觀測數(shù)據(jù)的內(nèi)積，并將該內(nèi)積值作為上述混合系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置，其中， 上述校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)取得部取得將關(guān)于多個樣品的各觀測數(shù)據(jù)分離成多個獨(dú)立成分時的多個獨(dú)立成分，作為上述校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)； 上述混合系數(shù)估計(jì)部根據(jù)關(guān)于上述被檢測體的觀測數(shù)據(jù)和上述多個獨(dú)立成分，計(jì)算關(guān)于上述被檢測體的估計(jì)混合矩陣，并從上述計(jì)算出的估計(jì)混合矩陣中抽取與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)。`
全文摘要
本發(fā)明涉及校準(zhǔn)曲線制成方法、校準(zhǔn)曲線制成裝置以及目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置，其中該方法包括取得關(guān)于被檢測體的多個樣品的觀測數(shù)據(jù)；取得關(guān)于上述各樣品的目標(biāo)成分的含量；估計(jì)將上述每個樣品的觀測數(shù)據(jù)分離成多個獨(dú)立成分時的多個獨(dú)立成分，并根據(jù)上述多個獨(dú)立成分，對上述每個樣品求出與上述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)；以及根據(jù)上述多個樣品的上述目標(biāo)成分的含量和上述每個樣品的上述混合系數(shù)，求出上述校準(zhǔn)曲線的回歸公式。
文檔編號G01N21/17GK103226093SQ20121024052
公開日2013年7月31日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者倉沢光, 荒井佳文 申請人:精工愛普生株式會社