基于三維熒光光譜特征的中藥藥性模式識(shí)別研究

樊鳳杰，軒鳳來，白 洋，紀(jì)會(huì)芳

1.燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院，河北 秦皇島 066004 2.聯(lián)勤保障部隊(duì)第九八四醫(yī)院，北京 100094

引 言

中藥是我國中華民族的瑰寶，經(jīng)過幾千年的積累和研究，中藥在臨床應(yīng)用中發(fā)揮著巨大的作用。中藥藥性是對(duì)中藥性質(zhì)與功能的高度概述，是中醫(yī)藥理論的核心，從整體角度了解和研究中藥藥性，對(duì)中醫(yī)藥理論的發(fā)展和傳承具有重大意義。近年來，許多學(xué)者在藥性模式識(shí)別、中藥藥性組合與藥性及功效的關(guān)系、藥性表征模式等領(lǐng)域進(jìn)行了深入研究[1-3]。王曉燕等采用GC-MS技術(shù)對(duì)寒熱性藥物進(jìn)行檢測(cè)，通過不同模式識(shí)別方法建立了藥性的判別模型[4]。吳思媛等采用RF和SVM等方法對(duì)寒熱類中藥進(jìn)行分類，結(jié)果顯示，RF分類正確率為87.5%，SVM分類正確率為92.5%，RPART分類正確率為95.2%[5]。陳昭等借助LS-SVM算法建立了以藥性為基礎(chǔ)的清熱藥分類模型，其正確率達(dá)到79.2%[6]。

本文將三維熒光光譜技術(shù)應(yīng)用到中藥藥性模式識(shí)別領(lǐng)域，針對(duì)光譜數(shù)據(jù)的非線性特征，利用局部線性嵌入算法(local linear embedding，LLE)對(duì)寒性和溫性中藥光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，并結(jié)合隨機(jī)森林(random forest，RF)、支持向量機(jī)(support vector machine，SVM)分別建立LLE-RF、LLE-SVM分類識(shí)別模型，研究不同分類模型對(duì)中藥藥性的分類識(shí)別效果。

1 基本原理

1.1 LLE算法

LLE算法是針對(duì)非線性數(shù)據(jù)的一種降維技術(shù)，且能夠使降維后的數(shù)據(jù)保持原有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該算法是假設(shè)高維數(shù)據(jù)集中的每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都可以用它臨近的若干個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)近似線性表示，將整個(gè)高維數(shù)據(jù)集分解成若干個(gè)具有線性特征的流形區(qū)域，并尋求最優(yōu)權(quán)值映射矩陣，來最小化數(shù)據(jù)集重構(gòu)后的誤差，從而達(dá)到降維的目的。……