基于非负矩阵分解的重叠三维荧光光谱解析  

Analysis of Three-Dimensional Fluorescence Overlapping Spectra Using Nonnegative Matrix Factorization

作　　者：余晓娅[1] 张玉钧[1] 殷高方[1] 赵南京[1] 肖雪[1] 章炜[1] 张荣[1] 鲁昌华[2] 刘文清[1] 

机构地区：[1]中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室,安徽合肥230031 [2]合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥230009

出　　处：《光谱学与光谱分析》2014年第3期689-694,共6页Spectroscopy and Spectral Analysis

基　　金：国家(863计划)项目(2013AA065502);安徽省自然科学基金项目(11040606M26);安徽省杰出青年科学基金项目(1108085J19);安徽光学精密机械研究所所长基金项目(Y03AG31144);中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目(yg2012071)资助

摘　　要：重叠三维荧光光谱的解析是荧光光谱解析中的难点,非负矩阵分解(NMF)作为一种有效的盲分离方法,能够提取光谱的局部特征和内在联系,克服光谱严重重叠带来的干扰,在解析重叠光谱中具有不可比拟的优势。首先用模拟三维荧光光谱验证了NMF在三维荧光光谱解析中的有效性,然后将四种不同的NMF算法(乘性迭代算法、交替最小二乘算法、二阶方法、投影梯度算法)用于实测的酚类化合物(百里酚、间甲酚、苯酚)三维荧光光谱的解析中,并讨论了在酚类化合物分离应用中四种NMF算法的收敛速度和计算复杂度的差异。实验结果表明,四种方式的NMF标准偏差均在0.06%以下,其中交替最小二乘算法在收敛行为和鲁棒性上最为优越。The present paper primarily tests and verifies the effect of NMF in blind source separation of three-dimensional simu-lative fluorescence spectra ,and then four different computational algorithms （multiplicative iterative ;alternating least square ;second order method ;projected gradient algorithm ） were used in three practical phenolic compounds （cresol ,phenol ,thymol） o-verlapping fluorescence spectra to find out which nonnegatively constrained algorithms is the most efficient for fluorescence spec-tra unmixing .The experiments demonstrate that four ways have the normalized residuals below 0.06% ,and alternating least square（ALS） is the best at both convergence behavior and robustness .

关 键 词：非负矩阵分解 三维荧光光谱 盲分离 

分 类 号：O657.3[理学—分析化学]