Статистическая оценка вероятности правильного обнаружения веществ в ИК Фурье-спектрометрии

Статистическая оценка вероятности правильного обнаружения веществ в ИК Фурье-спектрометрии

Автор: Морозов Андрей Николаевич, Кочиков Игорь Викторович, Новгородская Алла Викторовна, Сологуб Александр Александрович, Фуфурин Игорь Леонидович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Обработка изображений: Восстановление изображений, выявление признаков, распознавание образов

Статья в выпуске: 4 т.39, 2015 года.

Бесплатный доступ

В работе рассмотрена задача идентификации веществ по инфракрасным спектрам. В качестве метода идентификации используется последовательное сравнение исследуемого спектра с эталонными спектрами веществ из базы данных. В качестве меры схожести между двумя спектрами используется статистический коэффициент корреляции Пирсона. Рассмотрен случай, когда исследуемый спектр является спектром некоторого вещества в виде заданного спектра из базы данных с аддитивной добавкой белого δ-коррелированного шума с Гауссовым распределением. В этом случае найдены вероятностные характеристики статистического коэффициента корреляции. Введено понятие правильного обнаружения вещества, и найдены теоретические выражения для вероятности правильного обнаружения. Разработана методика определения пороговых значений коэффициента корреляции по заданной вероятности правильной идентификации. В численных экспериментах показана применимость описанных методик.

Еще

Спектроскопия, идентификация, вероятность обнаружения, вероятностный порог обнаружения

Короткий адрес: https://sciup.org/14059403

IDR: 14059403   |   DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-4-614-621

Список литературы Статистическая оценка вероятности правильного обнаружения веществ в ИК Фурье-спектрометрии

  • Основы фурье-спектрорадиометрии/А.Н. Морозов, С.И. Светличный. -М.: Наука, 2006. -275 с.
  • Hemmer, M.C. Prediction of Three-Dimensional Molecular Structures Using Information from Infrared Spectra/M.C. Hemmer, J. Gasteiger//Analitica Chimica Acta. -2000. -Vol. 420(2) -P. 145-154. -ISSN 0003-2670.
  • Joined knowledge-and signal processing for infrared spectrum interpretation/F. Ehrentreich//Analitica Chimica Acta. -1999. -Vol. 393. -P. 193-200. -ISSN 0003-2670.
  • Schoonjans, V. Assessing molecular similarity/diversity of chemical structures by FT-IR spectroscopy/V. Schoonjjans, F. Questier//Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. -2001. -Vol. 24. -P. 613-627.
  • Лебедев, К.С. Использование баз данных по ИК-и масс-спектрам для установления строения органических соединений/К.С. Лебедев//Журнал аналитической химии. -1993. -Т. 48. -С. 851-863.
  • Varmuza, K. Maximum Common Substructures of Organic Compounds Exhibiting Similar Infrared Spectra/K. Varmuza, P.N. Penchev, H. Scsibrany//Journal of Chemical Information and Computer Sciences Impact. -1998. -Vol. 38. -P. 420-427.
  • Varmuza, K. Large and frequently occurring substructures in organic compounds obtained by library search of infrared spectra/K. Varmuza, P.N. Penchev, H. Scsibrany//Vibrational Spectroscopy. -1999. -Vol. 19. -P. 407-412.
  • Penchev, P.N. Characteristic substructures in sets of organic compounds with similar infrared spectra/P.N. Penchev, K. Varmuza//Computers&Chemistry. -2001. -Vol. 25. -P. 231-237.
  • Varmuza, K. Evaluation of Hitlists from IR Library Searches by the Concept of Maximum Common Substructures/K. Varmuza, N.T. Kochev, P.N. Penchev//Analytical Sciences. -2001. -Vol. 17. -P. 659-662.
  • Derendyaev, B.G. Taxonomy of structures selected from the IR spectroscopy database/B.G. Derendyaev//Journal of Structural Chemistry. -2001. -Vol. 42(2). -P. 271-280.
  • Ehrentreich, F. Three-step procedure for infrared spectrum interpretation/F. Ehrentreich//Analitica Chimica Acta. -Vol. 427(2). -P. 233-244.
  • Clerc, J.T. Perfomance Analysis of Infrared Library Search Systems/J.T. Clerc, E. Pretsch, M. Zurcher//Microchimica Acta . -1986. -Vol. 2. -P. 217-242.
  • Luinge, H.J. Automated interpretation of vibrational spectra/H.J. Luinge//Vibrational Spectroscopy. -1990. -Vol. 1. -P. 3-18.
  • Zurcher, M. General theory of similarity measures for library search systems/M. Zurcher, J.T. Clerc, M. Farkas, E. Pretsch//Analitica Chimica Acta. -Vol. 206(0). -P. 161-172.
  • Pearson, K. Notes on regression and inheritance in the case of two parents/K. Pearson//Proceedings of the Royal Society of London. -1895. -Vol. 58. -P. 240-242.
  • Кочиков, И.В. Распознавание веществ в открытой атмосфере по единичной интерферограмме фурье-спектрорадиометра/И.В. Кочиков, А.Н. Морозов, С.И. Светличный, И.Л. Фуфурин//Оптика и спектроскопия. -2009. -Т. 106, № 5. -С. 743-749.
  • Harig, R. Toxic cloud imaging by infrared spectrometry: A scanning FTIR system for identification and visualization/R. Harig, G. Matz//Field Analytical Chemistry&Technology. -2001. -Vol. 5. -P. 75-90.
  • Beil, A. Remote sensing of atmospheric pollution by passive FTIR spectrometry in Spectroscopic Atmospheric Environmental Monitoring Techniques/A. Beil, R. Daum, G. Matz, R. Harig//Proceedings of SPIE. -1998. -Vol. 3493. -P. 32-43.
  • Clerbaux, C. Trace gas measurements from infrared satellite for chemistry and climate applications/C. Clerbaux, J. Hadji-Lazaro, S. Turquety, G. Mégie, P.-F. Coheur//Atmospheric Chemistry and Physics. -2003. -Vol. 3. -P. 1495-1508.
  • Кочиков, И. Численные процедуры идентификации и восстановления концентраций веществ в открытой атмосфере при обработке единичного измерения фурье-спектрорадиометра/И. Кочиков, А. Морозов, И. Фуфурин//Компьютерная оптика. -2012. -Т. 36, № 4. -С. 554-561.
  • Зайцев, К.И. Высокоточное восстановление спектральных оптических характеристик среды с помощью импульсной терагерцовой спектроскопии/К.И. Зайцев, А.А. Гавдуш, В.Е. Карасик, С.О. Юрченко//Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. -2014. -№ 3. -С. 69-92.
  • Морозов, А.Н. Физические основы расчёта интерферометра с вращающейся пластинкой/А.Н. Морозов, С.И. Светличный, С.Е. Табалин, И.Л. Фуфурин//Оптический журнал. -2013. -Т. 80, № 8. -С. 37-41.
  • Fisher, R.A. On the probable error of a coefficient of correlation deduced from a small sample/R.A. Fisher//Metron. -1921. -Vol. 1(4). -P. 3-32. -Retrieved 2009-03-25.
  • Mathematics of Statistics. Pt. 2/J.F. Kenney, E.S. Keeping. -NY: D Van Nostrand Company, inc., 1951.
  • Васильев, Н.С. Идентификация веществ по сильно искажённым ошибками измерения спектрам/Н.С. Васильев, А.Н. Морозов//Компьютерная оптика. -2014. -Т. 38, № 4. -С. 856-864.
  • Курс теории вероятностей и математической статистики для физиков/Ю.П. Пытьев, И.А. Шишмарëв. -М.: Издательство Московского университета, 1983. -256 с.
  • Benesty, J. On the Importance of the Pearson Correlation Coefficient in Noise Reduction/J. Benesty, Chen Jingdong, H. Yiteng//Audio, Speech and Language Processing, IEEE Transaction on. -2008. -Vol. 16(4). -P. 757-765.
  • Perl, Y. Interpolation search -a log logN search/Y. Perl, A. Itai, H. Avni//Communications of the ACM. -1978. -Vol. 21(7). -P. 550-553.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp