近红外无创血糖检测关键技术的研究

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1、UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目近红外无创血糖检测关键技术的研究专业学位类别___________工程硕士学号201222240964作者姓名_______________吴云江指导教师李俊生研究员独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经

2、发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：曰期：如4年6月左曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守

3、此规定）作者签名:曰期：pvi年月t已分类号密级注1UDC学位论文近红外无创血糖检测关键技术的研究（题名和副题名）吴云江（作者姓名）指导教师李俊生研究员电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2015.4.7论文答辩日期2015.5.29学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。STUDYONTHEKEYTECHNIQUESOFNEAR-INFRAREDNON-INV

4、ASIVEBLOODGLUCOSEDETECTIONAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:WuYunjiangAdvisor:Prof.LiJunshengResearchInstitutionofElectronicScienceandSchool:Technology摘要摘要随着人们生活质量的提高，糖尿病成为了影响人们日常生活的一种

5、慢性疾病，目前的血糖检测方法也给患者带来必要的生理疼痛和心理压力。因此，无创伤的检测方法成了国内外的研究热点，与此同时，近红外光谱技术与化学计量学方法的快速发展，推动了近红外光谱技术在血糖以及医学领域的广泛应用。本文对近红外无创血糖检测的关键技术问题进行了研究与分析，主要研究内容如下：1研究了近红外光谱分析的理论基础，根据葡萄糖分子与水的近红外光谱特征，以及蒙特卡罗模拟方法分析光子的运动规律，得出了光子在皮肤组织中的大致运动轨迹，提出了血糖漫反射的检测方案。2研究了光谱信号预处理方法，分析了傅立叶变换、短

6、时傅立叶变换的各自缺陷，引出对小波变换的分析；为提高小波的运算效率，详细分析了提升小波变换理论，并提出基于最小均方误差的自适应预测算子的提升小波方案；同时分析了在光谱信号领域中常用的预处理方法——Savitzky-Golay平滑方法。通过仿真比较两种方法，仿真结果表明提升小波自适应方法在光谱信号中要优于常用预处理方法，更能有效保留光谱信息，提高信噪比。3研究了葡萄糖分子校正模型建立的方法，首先介绍了葡萄糖溶液光谱数据的采集方法并分析了在建模时葡萄糖分子最有效波长范围的选取；然后分析偏最小二乘法在模型校正中

7、的应用，针对其样本集的抗干扰能力差与计算速度相对较慢等问题，提出了改进的偏最小二乘法——小波偏最小二乘法，同时提出了基于遗传算法优化的反向传输神经网络；把测得葡萄糖光谱数据建立仿真模型，使用文中提出的两种模型与葡萄糖校正的常用模型——Savitzky-Golay平滑偏最小二乘法对比分析。仿真结果表明小波偏最小二乘法与遗传反向传输神经网络模型的相关系数均高于Savitzky-Golay平滑-偏最小二乘法常用模型。4根据人体生理特性及葡萄糖分子的近红外光谱特征，设计了一种血糖信号提取模块，该模块主要基于TI公

8、司的MSP430芯片，详细分析与设计了模块的光路与电路部分，并以此设计各个功能模块的软件流程。关键词：近红外光谱分析技术，血糖，提升小波变换，遗传算法，神经网络IABSTRACTABSTRACTWiththeimprovementofpeople'slivingquality,diabeteshasbecomeachronicdiseaseaffectingPeople'sDailylife,andthebloodsugard