用于谱设备的超大规模部署的广义人工智能建模器的制作方法

下面讨论的技术一般涉及用于构建谱设备的化学计量学模型的人工智能建模器，并且更特别地涉及用于构建针对超大规模部署谱设备的广义化学计量学模型的机制。

背景技术：

1、在谱传感中，研究了电磁辐射(诸如光)与物质之间的相互作用。所使用的谱学类型存在不同的类型，诸如红外/振动谱学、原子吸收谱学、质谱学、电化学阻抗谱学、x射线谱学等。基于红外谱传感设备的分析化学设备在过去十年中发展迅速。该发展经历了范式转变，从基于实验室的台式设备转变为可以以无处不在的方式在现场使用或在生产设施中在线使用的手持设备。中红外(mir)波长范围(2.5μm至25μm)包含与基本振动线相对应的谱线。2.5μm以下的ir范围是近红外(nir)范围，该范围中包括泛音和组合线。随着多元统计方法(被称为化学计量学)的发展，使用红外谱可以进行定性和定量材料分析。

技术实现思路

1、以下呈现了本公开的一个或多个方面的技术实现要素：，以便提供对这些方面的基本理解。该发明内容不是对本公开所有预期特征的广泛概览，并且不旨在标识本公开的所有方面的必要或关键元素，也并不旨在勾勒本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以作为稍后呈现的更详细描述的序言的形式呈现本公开的一个或多个方面的一些概念。

2、在一个示例中，公开了一种谱建模系统。该谱建模系统包括谱转换器，其被配置为接收来自多个谱设备的子集的多个样品的谱数据和表示多个谱设备中的谱变化的谱设备特性。谱转换器还被配置为基于谱数据和谱设备特性生成表示多个谱设备中的剩余谱设备的多个人工谱。谱建模系统还包括化学计量学引擎，其被配置为基于谱数据和多个人工谱为与多个样品相关联的一个或多个参数产生化学计量学模型。

3、另一示例提供了一种用于谱建模的方法。该方法包括接收来自多个谱设备的子集的多个样品的谱数据，接收表示多个谱设备中的谱变化的谱设备特性，并基于谱数据和谱设备特性生成表示多个谱设备中的剩余谱设备的多个人工谱。该方法还包括基于谱数据和多个人工谱为与多个样品相关联的一个或多个参数产生化学计量学模型。

4、在阅读以下详细描述后，本发明的这些和其他方面将变得更加全面。在阅读以下结合附图对本发明的具体示例性实施例的描述后，本领域的普通技术人员将清楚本发明的其他方面、特征和实施例。虽然本发明的特征可能相对于以下某些实施例和附图进行讨论，但是本发明的所有实施例均可以包括本文讨论的一个或多个有利特征。换句话说，虽然一个或多个实施例可能被讨论为具有某些有利特征，但是这些特征中的一个或多个特征也可以根据本文讨论的本发明的各种实施例而被使用。通过类似的方式，虽然示例性实施例可能在下文中作为设备、系统或方法实施例进行讨论，但是应理解，这些示例性实施例可以在各种设备、系统和方法中被实现。

技术特征：

1.一种谱建模系统，包括：

2.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱设备特性包括信噪比snr、波长重复性、波长误差、吸光度缩放、自变迹函数、基线偏移、背反射、热漂移、环境漂移、光程差(opd)变化或标准具效应中的至少一者。

3.根据权利要求2所述的谱建模系统，还包括：

4.根据权利要求2所述的谱建模系统，还包括：

5.根据权利要求2所述的谱建模系统，还包括：

6.根据权利要求2所述的谱建模系统，还包括：

7.根据权利要求1所述的谱建模系统，还包括：

8.根据权利要求7所述的谱建模系统，其中所述多个谱设备的所述至少一部分谱设备包括所述多个谱设备中的每个谱设备。

9.根据权利要求7所述的谱建模系统，其中所述多个谱设备的所述至少一部分谱设备包括所述多个谱设备中的所选择的谱设备，所述所选择的谱设备具有覆盖变化空间的对应的谱设备特性，所述变化空间包括具有所述多个谱设备的生产线的生产线特性的拐角。

10.根据权利要求1所述的谱建模系统，还包括：

11.根据权利要求10所述的谱建模系统，其中所述特性提取器还被配置为基于所述统计信息导出所述谱设备特性的统计参数。

12.根据权利要求11所述的谱建模系统，其中所述统计参数包括平均值、标准差、偏度或峰度中的一者或多者。

13.根据权利要求12所述的谱建模系统，其中所述特性提取器还被配置为：确定所述统计参数的每个统计参数的概率分布，并且基于所述统计参数和所述统计参数的每个统计参数的相应的所述概率分布生成所述谱设备特性。

14.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述多个谱设备的子集包括单个谱设备。

15.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将谱方差函数应用于所述谱数据，以产生表示所述多个谱设备的所述子集中的方差的经处理谱数据。

16.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将谱校正函数应用于所述谱数据，以产生去除了所述多个谱设备的所述子集中的不受控方差的经处理谱数据。

17.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将谱调制与扰动函数应用于所述谱数据，以产生跨越不同的老化水平和环境条件变化水平的经处理谱数据。

18.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将光学头方差函数应用于所述谱数据，以产生考虑了所述多个谱设备的所述子集中的不同光学头配置的经处理谱数据。

19.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将一组变迹函数应用于所述谱数据，以产生所述多个人工谱。

20.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将波长误差添加到所述谱数据，以产生所述多个人工谱。

21.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将与信噪比snr分布相对应的谱范围内的噪声添加到所述谱数据，以产生所述多个人工谱。

22.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为使用波长相关缩放因子缩放所述谱数据的吸光度谱，以产生所述多个人工谱。

23.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将所述谱数据乘以跨波长的热漂移因子，以产生所述多个人工谱。

24.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将基线变化添加到所述谱数据的吸光度，以产生所述多个人工谱。

25.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将背反射谱添加到所述谱数据，以产生所述多个人工谱。

26.根据权利要求25所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将标准具效应乘以所述谱数据，以产生所述多个人工谱。

27.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将背景材料反射率变化乘以所述谱数据以产生所述多个人工谱，所述背景材料反射率变化与被用于产生所述谱设备特性的背景材料相关联。

28.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：将光程差(opd)误差应用于所述谱数据，以产生所述多个人工谱。

29.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：基于来自所述多个谱设备的测试谱设备的测得值来优化所述谱设备特性。

30.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为：相对于所述多个样品的对应的测得值来改变所述多个人工谱的分布。

31.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述化学计量学引擎还被配置为：选择所述多个谱设备的所述子集，选择用于所述谱数据的一个或多个波长范围，去除由于所述多个谱设备的所述子集中的不正确的测量结果或变化而导致的所述谱数据中的波动，并且基于所述谱数据和所述多个人工谱训练所述化学计量学模型。

32.根据权利要求31所述的谱建模系统，其中所述化学计量学引擎还被配置为：使用来自所述多个谱设备中的偏离的谱设备的附加谱数据来调整所述化学计量学模型，所述偏离的谱设备在性能上与所述多个谱设备中的常规谱设备有所偏离。

33.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述化学计量学引擎还被配置为：优化被用于产生所述化学计量学模型的多个潜在变量，以最小化所述剩余谱设备的测试谱设备之间的偏差，并产生距目标最小值在指定范围内的均方根误差。

34.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述多个谱设备的所述子集包括多个谱设备，并且其中所述化学计量学引擎还被配置为：基于所述谱数据，通过将所述谱数据投影到与谱设备规范差异性的子空间不相关的空间上，来标识统一谱数据集。

35.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述多个谱设备的所述子集包括多个谱设备，并且其中所述化学计量学引擎还被配置为形成矩阵，所述矩阵描述所述谱数据中针对每个测量结果的所述多个谱设备的所述子集之间的差异性，并且使用所述矩阵对所述谱数据应用有条件降维。

36.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱数据包括与所述多个样品相对应的幻像样品的测量结果，所述幻像样品中的每个幻像样品包括具有与所述多个样品中的一个样品相同的吸光度谱的稳定物质。

37.根据权利要求33所述的谱建模系统，其中所述化学计量学引擎还被配置为使用所述幻像样品和所述化学计量学模型校准附加谱设备。

38.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述化学计量学引擎还被配置为使用在所述多个谱设备中的一个或多个谱设备以及包括与所述多个谱设备中的任一个谱设备不同的配置的不同谱设备上测量的一组样品来生成传递函数，并且基于所述传递函数将所述化学计量学模型进行泛化以包括所述不同谱设备。

39.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述化学计量学引擎还被配置为基于所述谱数据、所述多个人工谱和所述多个谱设备的所述子集的附加谱设备特性来为所述多个样品产生所述化学计量学模型。

40.根据权利要求39所述的谱建模系统，其中所述化学计量学引擎还被配置为从所述多个测试设备中的测试谱设备接收受测样品的样品测量结果，接收所述测试谱设备的测试谱设备特性，并使用所述化学计量学模型、所述样品测量结果和所述测试谱设备特性来生成结果，所述受测样品与所述多个样品中的一个样品相对应。

41.根据权利要求39所述的谱建模系统，其中所述化学计量学引擎是基于云的人工智能引擎，所述基于云的人工智能引擎被配置为存储所述化学计量学模型和测试谱设备特性以及所述多个谱设备中的其他测试谱设备的其他测试谱设备特性。

42.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为访问预先计算的已存储传递函数库，基于所述谱设备特性来选择所述预先计算的已存储传递函数中的一个或多个所选择的传递函数，并使用所述一个或多个所选择的传递函数来生成所述多个人工谱。

43.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为提取所述多个人工谱与所述谱数据之间的差异谱，所述差异谱与指示所述多个谱设备之间的设备变化的杂波信号相对应，并从所述谱数据和所述多个人工谱中过滤所述杂波信号以产生被用于生成所述化学计量学模型的经过滤数据。

44.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为提取所述多个人工谱与所述谱数据之间的差异谱，所述差异谱与指示所述多个谱设备之间的设备变化的可重复性文件相对应，并且其中所述化学计量学引擎还被配置为使用所述可重复性文件连同对应的零参考值来生成所述化学计量学模型。

45.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述谱转换器还被配置为接收由开发套件测量的所述多个样品的子集的开发数据集，合并所述谱数据和所述开发数据集以产生合并数据集，并使用所述合并数据集来生成所述多个人工谱，所述开发数据集包括比所述多个谱设备的所述子集大的所述多个谱设备的附加子集。

46.根据权利要求1所述的谱建模系统，其中所述化学计量学模型是所述多个谱设备可访问的基于云的化学计量学模型。

47.一种用于谱建模的方法，包括：

48.根据权利要求47所述的方法，还包括：

49.根据权利要求47所述的方法，还包括：

50.根据权利要求47所述的方法，还包括：

51.根据权利要求47所述的方法，还包括：

技术总结各方面涉及用于为针对超大规模部署的谱设备构建化学计量学(校准)模型的谱建模系统(700)。谱建模系统(700)包括谱转换器(714)，用于使用由多个谱设备的子集(704)测量的多个样品的谱数据(706)和表示多个谱设备(702)中的谱变化的谱设备特性(712)来生成多个人工谱(716)。谱建模系统(700)还包括化学计量学引擎(718)，用于基于谱数据(706)和多个人工谱(716)为与多个样品相关联的一个或多个参数生成化学计量学模型(720)。技术研发人员：Y·M·萨布里,B·莫塔达,S·阿波兹,M·梅德哈特,M·赛德,B·萨达尼,Y·赫尔米,A·巴迪尔,M·P·普若拉斯受保护的技术使用者：斯维尔系统技术研发日：技术公布日：2024/11/18