一種中藥質量追溯中化學指紋圖譜轉化為二維碼的方法

2023-06-12 06:20:31 3

一種中藥質量追溯中化學指紋圖譜轉化為二維碼的方法
【專利摘要】本發明公開了一種中藥質量追溯中化學指紋圖譜轉化為二維碼的方法，儀器檢測後導出的數據文件，統一轉換為相同以xls結尾的Excel格式文件；讀取數據文件內容，去噪處理，去除各類不需要的數據，對吸光度列取整；尋找所有的特徵點集合；對時間列保留小數點1位，以時間列為基準進行數據去重；獲取處理後的最終特徵點數據集；將最後的數據集轉換為二維碼。本發明解決了中藥化學指紋圖譜信息信息量大的難題，通過這種算法，能將中藥指紋圖譜成功的轉換為二維碼，彌補了國內外的空白。
【專利說明】一種中藥質量追溯中化學指紋圖譜轉化為二維碼的方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於中藥指紋圖譜【技術領域】，具體地說，涉及一種中藥質量追溯中化學指 紋圖譜轉化為二維碼的方法。

【背景技術】
[0002] 從中藥原材料的生產到成藥的銷售是一個多環節且複雜的過程，如何確保中藥生 產全程質量的"安全、有效、穩定、可控"是疾病預防和治療成功的關鍵。目前中藥生產和流 通等各環節的質量檢測相對獨立，質量信息不能相互共享，導致監管盲點的出現。如何進行 中藥質量的全程追溯，跟蹤中藥質量檢測信息，已成為目前中藥質量追溯的一個亟待解決 的難題。
[0003] 化學指紋圖譜是一種綜合的，可量化的檢定手段，它主要建立在化學成分系統研 究的基礎上，用於評價中藥材以及中藥製劑半成品質量的真實性、優良性和穩定性，是目前 中藥質量檢測的主要手段。2010年版《中國藥典》收載了多種現代分析技術，藥典二部中含 量測定或效價測定採用了專屬性更強的液相色譜法，它不僅是一種中藥質量控制模式和技 術，更發展成為一種採用各種指紋圖來進行中藥理論（複雜系統）和新藥開發的研究體系 和研究模式。但化學指紋圖譜在實踐應用中，尤其是質量追溯過程中，存在諸多限制：一、化 學指紋圖譜為圖片格式，數據容量大，信息壓縮難度大，難以輸出進行批量信息管理；二、化 學指紋圖譜不能通過掃描直接獲取所包含的質量信息，難以在中藥不同生產和流通環節之 間進行信息的共享和管理。
[0004] 條碼技術是物流管理現代化的重要技術手段，因其可以快速準確的對流通信息進 行數位化提取並批量管理，近年來在製造業和零售業得到了廣泛的推廣應用。DNA條碼技 術是採用一段標準的DNA序列進行物種鑑定，已經得到了分類專家的廣泛認可，在中藥真 偽鑑別上應用越來越廣泛，並被中國藥典收載，作為中藥檢測手段之一。但DNA分子序列不 能通過直接掃描自動識別，列印輸出的尺寸大，不方便把DNA條形碼應用於流通管理，一些 學者進而對如何轉換DNA序列為二維碼進行了相關研究，現已成功應用在中藥材真偽鑑定 中。同時，國際上一些專家也提出把指紋圖譜轉換為二維碼應用於身份識別。
[0005] 由於中藥化學指紋圖譜信息採集量大，遠遠超過正常的二維碼能夠承載的容量， 因此中藥化學指紋圖譜是否能夠轉換為二維碼一直是一個亟待解決的問題。如果化學指 紋圖譜可以轉化為二維碼，則可以通過掃描獲得中藥質量信息，大大方便了中藥質量追溯 的標準化管理。二維碼，又稱二維條碼，是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面分布 的黑白相間的圖形來記錄數據符號信息。二維碼利用構成計算機內部邏輯基礎的 比特流的概念，使用若干個與二進位相對應的幾何形體來表示文字數值信息。二維碼種類 非常多，分為堆疊式二維碼和矩陣式兩大類。在目前幾十種二維碼中，常用的碼制有：Data Matrix、Aztec Code、QR Code、Vericode、PDF 417, PDF417Truncated、Codablock F、Code One，除此之外，還有Vericode條碼、CP條碼、Codablock F條碼、田字碼、Ultracode條碼、 漢信碼、Aztec 條碼、Code 49、Code 16K 等。
[0006] 由於中藥化學指紋圖譜的存儲數據基本上為數字字符，通過對通用的Data Matrix、Aztec Code、QR Code、Vericode、PDF 417,PDF417 Truncated、Codablock F、Code One進一步分析比較發現，這8種二維碼類型中最適合存儲數字字符是以下三種：QR Code， Data Matrix和HF 417。表1是這三種二維碼的比較情況。從表中我們可以發現：QR Code 無論從數字字符的存儲容量、讀取速度、讀取方向以及遵循的國際標準等各方面的能力都 超過其它二維碼編碼類型，是最適合用於中藥化學指紋圖譜數據的存儲。這一技術的突破 對建立中藥質量的全程追溯和監督具有革命性的創新意義。
[0007] 儘管QR Code最適合用於中藥化學指紋圖譜的承載，但由於中藥化學指紋圖譜信 息量大，正常超過200k，所以儘管中藥化學指紋圖譜和分子序列及指紋圖譜具有相似的矢 量特徵，但到目前為止尚未有中藥化學指紋圖譜轉換為二維碼的研究報導。


【發明內容】

[0008] 為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提出了一種中藥質量追溯中化學指紋圖 譜轉化為二維碼的方法，解決了中藥化學指紋圖譜信息量大難以進行標準化管理的難題， 通過此種算法，能將中藥化學指紋圖譜成功的轉換為二維碼，彌補了國內外的空白。其技術 方案如下：
[0009] -種中藥質量追溯中化學指紋圖譜轉化為二維碼的方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟1.高效液相色譜設備檢測後導出的數據文件，如DIF、TXT、CSV等，統一轉換 為相同以xls結尾的Excel格式文件；
[0011] 步驟2.讀取數據文件內容，去噪處理。去除各類不需要的數據，如時間和吸光度 為負數的數據，對吸光度列取整；
[0012] 步驟3.尋找所有的特徵點集合；
[0013] 步驟4.對時間列保留小數點1位，以時間列為基準進行數據去重；
[0014] 步驟5.獲取處理後的最終特徵點數據集；
[0015] 步驟6.將最後的數據集轉換為二維碼。
[0016] 進一步優選，步驟3中所述尋找所有的特徵點集合具體步驟為：
[0017] 步驟1.讀取全部的化學指紋圖譜數據轉成二維數據ps，初始化用於保存特徵點 集合的哈希表hash，設置參數i等於0,二維數組ps總長度為Ien ;
[0018] 步驟2.開始循環讀取每一個二維數組ps中的數據，以三個點為基本單位進行比 較，判斷當前的數據點是否到了最後一個處理點，如果不是，則繼續處理，如果是，則退出； [0019] 步驟3.如果當前數據點是合理的處理點，則判斷該點是否符合下面兩種情況之
[0020] 1)該點的y值大於前一個點的y值同時也大於等於後一個點y值；
[0021] 2)該點的y值小於前一個點的y值同時也小於等於後一個點y值。
[0022] 如果符合上面的條件則被認為是一個特徵點，而被記錄到哈希表hash中；
[0023] 步驟4.循環處理，一直到全部的二維數據ps處理完畢；
[0024] 步驟5.得到最終特徵點哈希表數據集合。
[0025] 本發明的有益效果為：本發明解決了中藥指紋圖譜信息信息量大的難題，通過這 種算法，能將中藥指紋圖譜成功的轉換為二維碼，彌補了國內外的空白。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明中藥指紋圖譜轉換為可用於質量追溯二維碼的方法的流程示意圖；
[0027] 圖2為本發明尋找所有的特徵點集合的算法流程示意圖；
[0028] 圖3為淫羊藿0303樣本；
[0029] 圖4為淫羊藿0525樣本；
[0030] 圖5為肉蓯蓉235樣本；
[0031] 圖6為牡丹皮270樣本；
[0032] 圖7為淫羊藿0303樣本轉換成的二維碼；
[0033] 圖8為淫羊藿0525樣本轉換成的二維碼；
[0034] 圖9為肉蓯蓉235樣本轉換成的二維碼；
[0035] 圖10為牡丹皮270樣本轉換成的二維碼。

【具體實施方式】
[0036] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。
[0037] 本發明方案主要涉及到兩個方面，一個是數據處理過程；另外一個是尋找特徵點 算法。
[0038] 數據處理過程：首先通過高效液相色譜法獲得中藥化學指紋圖譜數據，一般數據 量非常大，因此需要進行數據的前期處理，參照圖1，一種中藥質量追溯中化學指紋圖譜轉 化為二維碼的方法，包括以下步驟：
[0039] 步驟1.儀器檢測後的導出的數據文件，如DIF、TXT、CSV等，統一轉換為相同以xls 結尾的Excel格式文件；
[0040] 步驟2.讀取數據文件內容，去噪處理。去除各類不需要的數據，如時間和吸光度 為負數的數據，對吸光度列取整；
[0041] 步驟3.尋找所有的特徵點集合；
[0042] 步驟4.對時間列保留小數點1位，以時間列為基準進行數據去重；
[0043] 步驟5.獲取處理後的最終特徵點數據集；
[0044] 步驟6.將最後的數據集轉換為二維碼。
[0045] 尋找特徵值算法：數據處理過程中關鍵的處理過程是第3步，尋找中藥化學指紋 圖譜的特徵點集合，計算機的算法說明如圖2所示。步驟3中所述尋找所有的特徵點集合 具體步驟為：
[0046] 步驟1.讀取全部的指紋圖譜數據轉成二維數據ps，初始化用於保存特徵點集合 的哈希表hash，設置參數i等於0,二維數組ps總長度為Ien ;
[0047] 步驟2.開始循環讀取每一個二維數組ps中的數據，以三個點為基本單位進行比 較，判斷當前的數據點是否到了最後一個處理點，如果不是，則繼續處理，如果是，則退出；
[0048] 步驟3.如果當前數據點是合理的處理點，則判斷該點是否符合下面兩種情況之
[0049] 1)該點的y值大於前一個點的y值同時也大於等於後一個點y值；
[0050] 2)該點的y值小於前一個點的y值同時也小於等於後一個點y值。
[0051] 如果符合上面的條件則被認為是一個特徵點，而被記錄到哈希表hash中；
[0052] 步驟4.循環處理，一直到全部的二維數據ps處理完畢；
[0053] 步驟5.得到最終特徵點哈希表數據集合。
[0054] 通過該算法對中藥化學指紋圖譜數據集合進行處理，保留了原來中藥化學指紋圖 譜的關鍵特徵點數據集，大大縮小了數據量，為二維碼的生成創造了條件。
[0055] 實施例
[0056] 通過對抽樣選取不同類型16個中藥化學指紋圖譜測試數據進行分析發現，沒有 經過篩選的圖譜數據文件大約為幾百Kb之間，大大超過了現存的二維條碼的容量。而經過 我們的數據過程處理後，數據量發生了很大的變化，以下是數據在處理的過程中發生的變 化表，參見表1。
[0057] 表1數據篩選處理過程中數據串長度與點數的變化表
[0058]

【權利要求】
1. 一種中藥質量追溯中化學指紋圖譜轉化為二維碼的方法，其特徵在於，包括以下步 驟： 步驟1.高效液相色譜設備檢測後的導出的數據文件，統一轉換為相同以xls結尾的Excel格式文件； 步驟2.讀取數據文件內容，去噪處理，去除各類不需要的數據，對吸光度列取整； 步驟3.尋找所有的特徵點集合； 步驟4.對時間列保留小數點1位，以時間列為基準進行數據去重； 步驟5.獲取處理後的最終特徵點數據集； 步驟6.將最後的數據集轉換為二維碼。
2. 根據權利要求1所述的中藥質量追溯中化學指紋圖譜轉化為二維碼的方法，其特徵 在於步驟3中所述尋找所有的特徵點集合具體步驟為： 步驟1.讀取全部的指紋圖譜數據轉成二維數據ps，初始化用於保存特徵點集合的哈 希表hash，設置參數i等於0,二維數組ps總長度為len ; 步驟2.開始循環讀取每一個二維數組ps中的數據，以三個點為基本單位進行比較，判 斷當前的數據點是否到了最後一個處理點，如果不是，則繼續處理，如果是，則退出； 步驟3.如果當前數據點是合理的處理點，則判斷該點是否符合下面兩種情況之一： 3) 該點的y值大於前一個點的y值同時也大於等於後一個點y值； 4) 該點的y值小於前一個點的y值同時也小於等於後一個點y值； 如果符合上面的條件則被認為是一個特徵點，而被記錄到哈希表hash中； 步驟4.循環處理，一直到全部的二維數據ps處理完畢； 步驟5.得到最終特徵點哈希表數據集合。
【文檔編號】G06K19/06GK104376355SQ201410660433
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】李西文, 蔡勇, 胡豪, 陳士林, 倪玉華, 王一濤 申請人:李西文