一种基于近红外光谱的毒品的快速判定方法

1.本发明涉及毒品检测技术领域，尤其涉及一种基于近红外光谱的毒品的快速判定方法。


背景技术：

2.随着经济全球化和社会信息化的快速发展，全球毒品仍处在加速的扩散期。在第一代、第二代毒品依然泛滥的情况下，人工合成的第三代毒品-新精神活性物质也开始流行，且具有更强的致幻、兴奋和麻醉作用。当前，毒品具有合成方式多样、制备简单、品种繁多、更新速度快、隐蔽性较强等特点，已蔓延至多个社会群体，给社会稳定、经济发展和人民群众的身体健康造成了严重危害。
3.目前，毒品检测标准检测方法主要为气相-质谱及液相-质谱联用技术，该技术能够实现毒品含量的定量检测，但此技术在检测过程中仪器操作复杂，需要专业人士进行实验室操作，不能实现毒品的快速检测。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于近红外光谱的毒品的快速判定方法。本发明提供的判定方法能够实现毒品的快速检测。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种基于近红外光谱的毒品的快速判定方法，包括以下步骤：
7.对标准毒品样品和待测毒品样本分别进行近红外光谱检测，分别得到参考光谱和待测光谱；
8.对所述参考光谱和所述待测光谱分别依次进行预处理和特征光谱筛选，分别得到特征参考光谱和特征待测光谱；
9.对所述特征参考光谱和所述特征待测光谱进行相似度量计算，得到相似度量值；
10.当相似度量值≥80％，则判定所述待测毒品样本与标准毒品样品一致。
11.优选地，所述毒品包括芬太尼、冰毒或海洛因。
12.优选地，所述近红外光谱检测的参数包括：波长范围为900～1700nm，光谱分辨率为5.85nm，扫描点数为228，光谱采集模式为反射模式。
13.优选地，所述近红外光谱检测的次数为5～10。
14.优选地，所述近红外光谱检测在手持式近红外光谱仪上进行。
15.优选地，所述预处理的方法包括标准正态变量变换法、多元散射校正法、savitzky-golay卷积平滑法和小波变换法中的一种或多种。
16.优选地，所述特征光谱筛选的方法包括连续投影算法、最小角回归算法和竞争性自适应重加权采样算法中的一种或多种。
17.优选地，所述相似度量计算的方法包括相关系数法、欧几里得距离法、光谱角法、光谱相关角法、光谱信息散度法、光谱梯度角法、光谱信息散度与梯度角正切相结合法、光
谱信息散度与变换的梯度角正切相结合法中的一种或多种。
18.本发明提供了一种基于近红外光谱的毒品的快速判定方法，包括以下步骤：对标准毒品样品和待测毒品样本分别进行近红外光谱检测，分别得到参考光谱和待测光谱；对所述参考光谱和所述待测光谱分别依次进行预处理和特征光谱筛选，分别得到特征参考光谱和特征待测光谱；对所述特征参考光谱和所述特征待测光谱进行相似度量计算，得到相似度量值；当相似度量值≥80％，则判定所述待测毒品样本与标准毒品样品一致。本发明提供的方法对标准毒品样品和待测毒品样本分别进行近红外光谱检测，并通过后续的数据处理，实现待测毒品样本的判定；近红外光谱检测的速度快、测试成本低、操作简单、对样本无污染，能够实现毒品的现场快速判定。
附图说明
19.图1为实施例1所得标准芬太尼样品的参考光谱图；
20.图2为实施例1所得待测芬太尼样本的待测光谱图；
21.图3为实施例1所得预处理参考光谱图；
22.图4为实施例1所得预处理待测光谱图。
具体实施方式
23.本发明提供了一种基于近红外光谱的毒品的快速判定方法，包括以下步骤：
24.对标准毒品样品和待测毒品样本分别进行近红外光谱检测，分别得到参考光谱和待测光谱；
25.对所述参考光谱和所述待测光谱分别依次进行预处理和特征光谱筛选，分别得到特征参考光谱和特征待测光谱；
26.对所述特征参考光谱和所述特征待测光谱进行相似度量计算，得到相似度量值；
27.当相似度量值≥80％，则判定所述待测毒品样本与标准毒品样品一致。
28.在本发明中，如无特殊说明，本发明所用原料均优选为市售产品。
29.本发明对标准毒品样品和待测毒品样本分别进行近红外光谱检测，分别得到参考光谱和待测光谱。
30.在本发明中，所述标准毒品样品优选包括芬太尼、冰毒或海洛因。在本发明中，所述标准毒品样品的纯度优选≥99％。
31.在本发明中，所述近红外光谱检测的参数包括：波长范围优选为900～1700nm，光谱分辨率优选为5.85nm，扫描点数优选为228，光谱采集模式优选为反射模式。在本发明中，所述近红外光谱检测优选在手持式近红外光谱仪上进行。在本发明中，所述近红外光谱检测的次数优选为5～10。在本发明中，当所述近红外光谱检测的次数优选≥5次，优选对所得原始光谱求取平均值作为参考光谱和待测光谱。
32.得到参考光谱和待测光谱后，本发明对所述参考光谱和所述待测光谱分别依次进行预处理和特征光谱筛选，分别得到特征参考光谱和特征待测光谱。
33.在本发明中，所述预处理的方法优选包括标准正态变量变换法、多元散射校正法、savitzky-golay卷积平滑法和小波变换法中的一种或多种，进一步优选为savitzky-golay卷积平滑法，更优选为窗口大小为9的一阶三次多项式savitzky-golay卷积平滑法。
34.在本发明中，所述特征光谱筛选的方法优选包括连续投影算法、最小角回归算法和竞争性自适应重加权采样算法中的一种或多种，进一步优选为连续投影算法。
35.得到特征参考光谱和特征待测光谱后，本发明对所述特征参考光谱和所述特征待测光谱进行相似度量计算，得到相似度量值。
36.在本发明中，所述相似度量计算的方法优选包括相关系数法、欧几里得距离法、光谱角法、光谱相关角法、光谱信息散度法、光谱梯度角法、光谱信息散度与梯度角正切相结合法、光谱信息散度与变换的梯度角正切相结合法中的一种或多种，进一步优选为相关系数法。
37.在本发明中，当相似度量值≥80％，则判定所述待测毒品样本与标准毒品样品一致。
38.下面结合实施例对本发明提供的基于近红外光谱的毒品的快速判定方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
39.实施例1
40.一种基于近红外光谱的芬太尼的快速判定方法，包括以下步骤：
41.(1)使用手持式近红外光谱仪对标准芬太尼样品(纯度为99.8％)进行6次近红外光谱扫描(每次近红外光谱扫描的参数包括：波长范围为900～1700nm，光谱分辨率为5.85nm，扫描点数为228，光谱采集模式为反射模式)，计算所得原始光谱的平均值作为参考光谱；所得参考光谱如图1所示。
42.使用手持式近红外光谱仪对待测芬太尼样本进行6次近红外光谱扫描(每次近红外光谱扫描的参数包括：波长范围为900～1700nm，光谱分辨率为5.85nm，扫描点数为228，光谱采集模式为反射模式)，计算所得原始光谱的平均值作为待测光谱；所得待测光谱如图2所示。
43.(2)对参考光谱和待测光谱分别进行预处理，分别得到预处理参考光谱(如图3所示)和预处理待测光谱(如图4所示)；其中：预处理的方法为窗口大小为9的一阶三次多项式savitzky-golay卷积平滑法。
44.对得到的预处理光谱进行特征光谱筛选，得到特征参考光谱和特征待测光谱(波长区间为1100nm～1550nm)；特征光谱筛选的方法为连续投影算法。
45.(3)采用相关系数法计算特征参考光谱和特征待测光谱的相似度量值，结果如表1所示；若相似度量值≥80％；则判定为待测芬太尼样本为芬太尼，反之则判定为非芬太尼。
46.本实施例所采用的程序编写平台为matlab2019a。
47.采用行业标准《ga/t 1923-2021法庭科学疑似毒品中8种芬太尼类物质检验液相色谱和液相色谱-质谱法》对待测芬太尼样本进行检测，结果如表1所示。
48.表1待测芬太尼样本的判定结果
[0049][0050]
由表1能够看出：使用本发明提供的基于近红外光谱的毒品的快速判定方法能够快速判定待测样本是否为芬太尼，且与国家标准使用的液相-质谱联用法判定结果一致。相比于液相-质谱联用法，本发明提出的方法具有绿色、快速、检测成本低和不破坏样本的优势。
[0051]
因此，本发明提供的基于近红外光谱的毒品的快速判定方法能够应用于芬太尼的现场快速判定。
[0052]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。