MATLAB实现藏药X射线衍射图谱数据处理与特征提取

本篇论文主要针对藏药X射线衍射图谱的数据处理进行深入研究，特别是在植物类藏药分析方面面临的挑战。随着X射线衍射指纹图谱法在中药分析中的广泛应用，藏药的分析面临着结晶度低、峰型特征不明显等问题，这限制了其在真伪鉴定和质量控制中的实用性。 首先，作者介绍了MATLAB中的数据预处理技术，如MDIjade5.0和X'PertHighscorePlus软件中的常规处理功能，包括格式转换、图谱平滑（如Savitzky-Golay滤波器的应用）、背景及Kα扣除以及图谱寻峰算法。这些技术对于去除噪声、提高图谱清晰度至关重要。特别地，论文对比了不同的去噪算法，如小波模极大值去噪和小波多区间阈值去噪，以优化植物类药材X射线衍射图谱的分析性能。 其次，针对植物类藏药粉末衍射文件的获取方法，论文提出了一种详细流程，涉及X射线衍射图谱和二阶导数图谱的获取，以及采用Savitzky-Golay平滑滤波器和对称零面积卷积寻峰算法进行峰位定位。同时，论文探讨了离散数据二阶导数计算方法，如三点公式法、五点公式法、三次样条法和三次B样条法，以实现批处理和自动化的粉末衍射文件分析。 接下来，论文着重介绍了一套基于MATLAB的植物类藏药材X射线衍射图谱分峰系统，该系统包括五个子模块：格式转化、图谱平滑、背景消除、初步寻峰和分峰拟合。系统利用了小波模极大值去噪、非线性迭代削峰、对称零面积卷积寻峰和最小二乘拟合算法，从而能够准确识别和提取衍射峰的各种参数，如峰位、峰强、半高宽和峰型因子，为后续的结晶度计算和药材间的相似度评估提供关键数据。 最后，论文创新性地提出了基于向量夹角法、相关系数法和相对熵理论的X射线衍射图谱相似度计算模式，包括原始数据采集、标准模板匹配等步骤，这一方法旨在量化不同样品之间的图谱差异，为藏药的质量控制提供定量评价标准。 总结来说，本文通过MATLAB平台，针对藏药X射线衍射图谱的特点，开发了一系列高效的数据处理方法和工具，解决了数据解析难题，为藏药的分析精度和可靠性提升做出了贡献。