汽車駕駛員血液酒精含量的近紅外光譜法無損檢測.pdf

1、在世界各國交通事故的法醫(yī)學(xué)調(diào)查中,酒后駕駛是導(dǎo)致交通事故發(fā)生的重要原因,醉酒駕駛的檢測與預(yù)防越來越受到世界各國的重視。目前,較為成熟的酒精檢測方式為呼氣式酒精檢測和抽血檢驗,由于抽血檢驗屬于有創(chuàng)傷的檢測方法,呼氣法檢測又存在檢測精度的問題,而近紅外光譜法作為一種快速、準(zhǔn)確、無損的檢測方式,與現(xiàn)有的技術(shù)相比,有不可替代的優(yōu)勢。近紅外光譜法已經(jīng)被廣泛的用來檢測人體內(nèi)的物質(zhì),如葡萄糖、血氧等含量的檢測,可以說該技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到了成熟發(fā)展階段,但

2、是國內(nèi)外尚未有近紅外光譜法檢測駕駛員血液中酒精含量的相關(guān)報道。 本文的目的是實(shí)現(xiàn)駕駛員體內(nèi)酒精含量的近紅外光譜法無損檢測,利用小波分析與偏最小二乘法對人體內(nèi)酒精的近紅外漫反射光譜進(jìn)行了分析與研究,并在此基礎(chǔ)上分析血液酒精在人體內(nèi)隨時間衰減以及吸收的規(guī)律,建立了偏最小二乘法檢測人體內(nèi)酒精含量的定量模型,并對所建立模型的預(yù)測精度及穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗。 人體內(nèi)酒精近紅外光譜信號含有較強(qiáng)的噪聲,特別是直接在人體皮膚表面采集的信號,噪聲干擾十分強(qiáng)烈,

3、不能直接用于建立模型,本文采用采用小波變換對酒精近紅外光光譜進(jìn)行預(yù)處理。本文比較了軟閾值和硬閾值條件下,缺省去噪方法、Birge-Massart去噪方法和最大最小值去噪方法對體外、體內(nèi)酒精近紅外漫反射光譜去噪效果優(yōu)劣,根據(jù)不同方法的信噪比與均方根誤差對去噪結(jié)果的好壞進(jìn)行評價。選擇了硬閾值條件下,：natlab缺省去噪方法,對所得光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了去噪處理,可獲得最佳的去噪結(jié)果,并確定了酒精的特征光譜波長范圍在2200nm到2400nm。 根

4、據(jù)小波分析等預(yù)處理之后的光譜數(shù)據(jù),采用了偏最小二乘法建立定量校正模型,留一交叉驗證法確定最佳主成分?jǐn)?shù)。采用相關(guān)系數(shù)(R)、均方根誤差(RMSEC)作為校正模型的評價參數(shù),未知樣本的預(yù)測結(jié)果采用預(yù)測均方差(RMSEP)及平均相對誤差(MREP)進(jìn)行評價,并對模型的重復(fù)性進(jìn)行驗證,實(shí)現(xiàn)了對未知酒精濃度的檢測。 最后,針對不同人群、不同飲酒量、個體差異作了細(xì)致的分類,并分別研究不同條件下的代謝規(guī)律。研究表明,酒精在血液中的代謝大致呈現(xiàn)一個先增