本發(fā)明涉及人工智能，更具體地，涉及用于譜圖分析的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電子順磁共振(electron?paramagnetic?resonance，epr)是由不配對電子的磁矩發(fā)源的一種磁共振技術(shù)，可用于從定性和定量方面檢測物質(zhì)原子或分子中所含的不配對電子，并探索其周圍環(huán)境的結(jié)構(gòu)特性。對自由基而言，軌道磁矩幾乎不起作用，總磁矩的絕大部分(99％以上)的貢獻(xiàn)來自電子自旋，所以電子順磁共振亦稱電子自旋共振(electronspin?resonance，esr)。epr主要用于自由基和順磁性金屬離子及其化合物的檢測，獲得結(jié)構(gòu)與成分信息，在材料學(xué)、化學(xué)、物理、半導(dǎo)體、生物、食品、衛(wèi)生防護(hù)、環(huán)保、藥物等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。對epr譜圖的分析使得能夠了解物質(zhì)的物種信息。然而，現(xiàn)有的epr譜圖分析方法極度依賴繁重的人工操作與數(shù)據(jù)擬合過程，不僅要求分析人員具備深厚的專業(yè)知識(shí)背景以實(shí)現(xiàn)物種歸屬的精確判定，而且效率低下，準(zhǔn)確性亦受限于人為因素，難以滿足高效精準(zhǔn)的科研需求。因此，亟需一種快速且準(zhǔn)確的譜圖分析方法和系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明以上的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性和說明性的，并且旨在為如權(quán)利要求所述的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。

2、根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種用于譜圖分析的方法，包括：獲取電子順磁共振epr譜圖信號、與所述epr譜圖信號對應(yīng)的類別和產(chǎn)生所述epr譜圖信號所利用的微波頻率；將所述epr譜圖信號轉(zhuǎn)換為二維圖像信號；以及使用與所述類別對應(yīng)的深度學(xué)習(xí)預(yù)測模塊、基于所述二維圖像信號和所述微波頻率來生成擬合參數(shù)的區(qū)間值。

3、如以上任一項(xiàng)所述的方法，其中，與所述epr譜圖信號對應(yīng)的類別包括以下各項(xiàng)中的一者：有自旋捕獲自由基、無自旋捕獲自由基、金屬物種、自旋捕獲混合物、空位。

4、如以上任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述擬合參數(shù)包括以下各項(xiàng)中的一者或多者：超精細(xì)耦合常數(shù)、g因子、線寬、核自旋角動(dòng)量量子數(shù)。

5、如以上任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括：基于所述擬合參數(shù)的區(qū)間值進(jìn)行調(diào)節(jié)以得到擬合參數(shù)的經(jīng)調(diào)節(jié)的值。

6、如以上任一項(xiàng)所述的方法，其中，基于所述擬合參數(shù)的區(qū)間值進(jìn)行調(diào)節(jié)以得到擬合參數(shù)的經(jīng)調(diào)節(jié)的值包括：基于所述擬合參數(shù)的區(qū)間值生成多組候選值；針對所述多組候選值中的每一組候選值來生成擬合譜圖以得到多個(gè)擬合譜圖；計(jì)算所述epr譜圖信號與所述多個(gè)擬合譜圖中的每一個(gè)擬合譜圖之間的相似度；以及選擇與具有最高相似度的擬合譜圖對應(yīng)的一組候選值作為所述擬合參數(shù)的經(jīng)調(diào)節(jié)的值。

7、如以上任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括：基于所述擬合參數(shù)的經(jīng)調(diào)節(jié)的值進(jìn)行更細(xì)粒度的調(diào)節(jié)以得到擬合參數(shù)的經(jīng)細(xì)調(diào)的值。

8、如以上任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括：獲取捕獲劑類型；在自旋物種數(shù)據(jù)庫中查找與所述捕獲劑類型和所述擬合參數(shù)的經(jīng)調(diào)節(jié)的值對應(yīng)的物種；以及輸出與所述物種相關(guān)聯(lián)的物種信息。

9、如以上任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述epr譜圖信號轉(zhuǎn)換為二維圖像信號包括：對所述epr譜圖信號進(jìn)行去噪。

10、如以上任一項(xiàng)所述的方法，其中，對所述epr譜圖信號進(jìn)行去噪包括：利用閾值對所述epr譜圖信號進(jìn)行濾波；或接收用戶輸入以確定所述epr譜圖信號中的波峰或波谷的位置。

11、如以上任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述深度學(xué)習(xí)預(yù)測模塊通過以下步驟進(jìn)行訓(xùn)練：獲取數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集包括訓(xùn)練epr譜圖信號、與所述訓(xùn)練epr譜圖信號對應(yīng)的類別和產(chǎn)生所述訓(xùn)練epr譜圖信號所利用的微波頻率作為輸入信息，并且包括擬合參數(shù)的真實(shí)值作為輸出信息；將所述訓(xùn)練epr譜圖信號轉(zhuǎn)換為訓(xùn)練二維圖像信號；使用與所述類別對應(yīng)的深度學(xué)習(xí)預(yù)測模塊、基于所述訓(xùn)練二維圖像信號和所述微波頻率來生成擬合參數(shù)的預(yù)測區(qū)間；計(jì)算所述擬合參數(shù)的預(yù)測區(qū)間與所述擬合參數(shù)的真實(shí)值之間的損失函數(shù)；以及基于所述損失函數(shù)來更新所述深度學(xué)習(xí)預(yù)測模塊的參數(shù)以得到經(jīng)訓(xùn)練的深度學(xué)習(xí)預(yù)測模塊。

12、根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供了一種用于譜圖分析的系統(tǒng)，包括用于執(zhí)行如以上任一項(xiàng)所述的方法的裝置。

13、根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如以上任一項(xiàng)所述的方法。

14、根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，在所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有能夠在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其中，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如以上任一項(xiàng)所述的方法。

15、根據(jù)本發(fā)明第五方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如以上任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)特征：

1.一種用于譜圖分析的方法，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，與所述epr譜圖信號對應(yīng)的類別包括以下各項(xiàng)中的一者：有自旋捕獲自由基、無自旋捕獲自由基、金屬物種、自旋捕獲混合物、空位。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述擬合參數(shù)包括以下各項(xiàng)中的一者或多者：超精細(xì)耦合常數(shù)、g因子、線寬、核自旋角動(dòng)量量子數(shù)。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括：

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，基于所述擬合參數(shù)的區(qū)間值進(jìn)行調(diào)節(jié)以得到擬合參數(shù)的經(jīng)調(diào)節(jié)的值包括：

6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述方法還包括：

7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述方法還包括：

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述epr譜圖信號轉(zhuǎn)換為二維圖像信號包括：

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，對所述epr譜圖信號進(jìn)行去噪包括：

10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述深度學(xué)習(xí)預(yù)測模塊通過以下步驟進(jìn)行訓(xùn)練：

11.一種用于譜圖分析的系統(tǒng)，包括用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-10中的任一項(xiàng)所述的方法的裝置。

12.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-10中的任一項(xiàng)所述的方法。

13.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，在所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有能夠在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其中，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-10中的任一項(xiàng)所述的方法。

14.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-10中的任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了用于譜圖分析的方法和系統(tǒng)。一種用于譜圖分析的方法，包括：獲取電子順磁共振EPR譜圖信號、與所述EPR譜圖信號對應(yīng)的類別和產(chǎn)生所述EPR譜圖信號所利用的微波頻率；將所述EPR譜圖信號轉(zhuǎn)換為二維圖像信號；以及使用與所述類別對應(yīng)的深度學(xué)習(xí)預(yù)測模塊、基于所述二維圖像信號和所述微波頻率來生成擬合參數(shù)的區(qū)間值。

技術(shù)研發(fā)人員：張舒飛,王盛淳,周芷諾,歐陽萬里
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海人工智能創(chuàng)新中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9