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基于小波变换的毛细管电泳信号滤噪方法研究

作　者: 史大明
导　师: 程翼宇
学　校: 浙江大学
专　业: 药物分析
关键词: 在线小波变换 二代小波变换 自适应滤噪 滤噪 毛细管电泳信号
分类号: R917
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


毛细管电泳已成为药物分析领域的一种重要分析方法。在实际工作中,由于设计原理、背景干扰、电泳条件等因素的影响,毛细管电泳信号中除了包含真实信号之外,还同时存在噪声,从而对分析结果的准确性造成不良影响。因此,毛细管电泳信号的滤噪处理对于确保分析结果的准确性和有效性具有重要意义。本文针对毛细管电泳信号滤噪方法中出现的实时性不高、信号易失真和参数设置复杂等问题,分别提出以下三种滤噪方法进行解决: 1) 已有的滤噪方法都是在离线状态下对毛细管电泳信号进行滤噪,难以满足实时信号处理的需求。本文采用基于固定时间窗的在线小波变换来实现这一目的,并探讨了最佳时间窗长的选择方法。仿真信号和冬虫夏草的毛细管电泳信号滤噪结果表明,该法在保持峰位与峰高不变的情况下可显著提高信噪比,有效滤除噪声峰。 2) 当半峰宽较小的电泳峰信号经过传统的平滑滤噪处理后,会出现明显的峰值误差。本文采用基于插值细分法的二代小波变换滤噪方法来解决这一失真问题。皂苷标准品毛细管电泳信号的滤噪结果表明,失真现象得到明显改善。相对于平滑法,该法滤噪后的峰高误差和半峰宽误差分别降低了15.1%和16.7%,同时,信噪比得到提高,检测限和线性范围的最低浓度分别降低为原来的27.0%和27.8%。 3) 对于缺乏信号处理知识的分析人员,要选择合适的滤噪参数十分困难,若选择不当会造成信号失真或滤噪效果不佳。本文提出基于二代小波变换的自适应滤噪方法,根据样品间的相关性来检测信号特征。仿真试验结果表明,该法不需设置参数,可方便地对各种类型信噪比和半峰宽的信号进行处理。皂苷标准品毛细管电泳信号的滤噪结果表明,该法滤噪后使检测限和线性范围的最低浓度分别降低至原来的14.1%和25.0%,分析方法的灵敏度明显提高,适用范围进一步拓宽。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-17
  1.1 毛细管电泳概述  8-9
  1.2 分析化学信号处理方法概述  9-10
  1.3 小波变换及其滤噪原理  10-14
    1.3.1 小波变换的基本原理  10-11
    1.3.2 常用小波函数介绍  11-12
    1.3.3 多分辨分析  12-13
    1.3.4 小波变换滤噪原理  13-14
    1.3.5 新的小波变换方法  14
  1.4 毛细管电泳信号滤噪研究概况  14-16
  1.5 本文工作和安排  16-17
第二章 基于在线小波变换的毛细管电泳信号滤噪方法  17-27
  2.1 引言  17
  2.2 原理  17-18
  2.3 实验部分  18-19
    2.3.1 仪器和试药  18-19
    2.3.2 实验方法  19
  2.4 结果与讨论  19-25
    2.4.1 最佳小波基的选择  19-20
    2.4.2 最佳分解次数的选择  20-21
    2.4.3 仿真信号的滤噪  21-22
    2.4.4 含噪声峰仿真信号的滤噪  22-23
    2.4.5 虫草毛细管电泳信号的滤噪  23-24
    2.4.6 皂苷标准品毛细管电泳信号的滤噪  24-25
  2.5 本章小结  25-27
第三章 基于二代小波变换的毛细管电泳信号滤噪方法  27-34
  3.1 引言  27
  3.2 原理  27-29
    3.2.1 二代小波变换原理  27-28
    3.2.2 插值细分法  28-29
    3.2.3 二代小波变换滤噪原理  29
  3.3 实验部分  29
  3.4 结果与讨论  29-33
    3.4.1 仿真信号的滤噪  29-30
    3.4.2 半峰宽较小的仿真信号滤噪  30-32
    3.4.3 实际毛细管电泳信号的滤噪  32-33
  3.5 本章小结  33-34
第四章 基于二代小波变换的自适应滤噪方法  34-41
  4.1 引言  34
  4.2 原理  34-36
    4.2.1 二代小波变换原理  34
    4.2.2 自适应滤噪方法原理  34-36
  4.3 实验部分  36
  4.4 结果与讨论  36-40
    4.4.1 仿真信号的滤噪  36-37
    4.4.2 不同信噪比对滤噪效果的影响  37-38
    4.4.3 不同半峰宽对滤噪效果的影响  38
    4.4.4 实际毛细管电泳信号的滤噪  38-40
  4.4 本章小结  40-41
第五章 总结与展望  41-43
  5.1 总结  41
  5.2 展望  41-43
参考文献  43-47
硕士期间完成的论文  47-48
致谢  48

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中图分类: > 医药、卫生 > 药学 > 药物分析
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