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基于多尺度卷积网络的药材质量鉴别OA

Quality Identification of Medicinal Herbs Based on Multi-Scale Convolutional Networks

中文摘要英文摘要

目的 针对太赫兹技术在中药材定性和定量分析中存在的实验数据难以规范、中药材特征吸收峰不明显以及模式识别方法无法有效提取光谱特征的问题,提出一种基于多尺度卷积网络的中药材质量鉴定方法.方法 利用川白芷太赫兹时域光谱数据,先经快速傅里叶变换获得频域吸收系数并生成二维图像;再输入InceptionTime网络提取时域波形多尺度特征、ConvNeXt提取频域图像纹理特征;两分支末端分别输出固定维度的特征向量,经通道级联(Concatenate)输入全连接融合网络,再经Softmax得到最终质量类别概率,构成QID-MCN模型,实现中药材综合分析.结果 QID-MCN模型对川白芷的鉴定准确率达到98.6%,显著提高了药材质量鉴定的准确性和速度.结论 QID-MCN模型通过并行提取和融合时域与频域特征,有效解决了太赫兹光谱特征提取困难的问题,为中药材质量分析提供了一种高效、精准的新方法.

Objective To address issues in terahertz technology for qualitative and quantitative analysis of medicinal herbs,such as difficulties in standardizing experimental data,indistinct characteristic absorption peaks of medicinal herbs,and the inability of pattern recognition methods to effectively extract spectral features,a quality identification method for medicinal herbs based on a multi-scale convolutional network is proposed.Method Using the terahertz time-domain spectral data of Angelica dahurica,the frequency-domain absorption coefficients are first obtained through fast Fourier transform(FFT)and converted into two-dimensional images.The InceptionTime network is then employed to extract multi-scale features from the time-domain waveforms,while the ConvNeXt network extracts texture features from the frequency-domain images.The outputs from the two branches are fixed-length feature vectors,which are concatenated at the channel level and fed into a fully connected fusion network.Finally,the Softmax function is applied to generate the probability distribution of quality categories,forming the QID-MCN model for comprehensive analysis of medicinal herbs.Results The QID-MCN model achieved an identification accuracy of 98.6%for Angelica dahurica,significantly improving the accuracy and speed of medicinal herb quality identification.Conclusion The QID-MCN model effectively solves the challenge of extracting terahertz spectral features by parallel extraction and integration of time-domain and frequency-domain features,providing an efficient and precise method for medicinal herb quality analysis.

夏涵;高攀;朱嘉静;张云;周俊;张宁;刘勇国

电子科技大学信息与软件工程学院,中医知识与数据工程实验室 成都 610054||电子科技大学电子信息与中医药融合创新研究中心 成都 611731电子科技大学信息与软件工程学院,中医知识与数据工程实验室 成都 610054||电子科技大学电子信息与中医药融合创新研究中心 成都 611731电子科技大学信息与软件工程学院,中医知识与数据工程实验室 成都 610054||电子科技大学电子信息与中医药融合创新研究中心 成都 611731电子科技大学信息与软件工程学院,中医知识与数据工程实验室 成都 610054||电子科技大学电子信息与中医药融合创新研究中心 成都 611731电子科技大学电子信息与中医药融合创新研究中心 成都 611731||电子科技大学电子科学与工程学院 成都 611731电子科技大学信息与软件工程学院,中医知识与数据工程实验室 成都 610054||电子科技大学电子信息与中医药融合创新研究中心 成都 611731电子科技大学信息与软件工程学院,中医知识与数据工程实验室 成都 610054||电子科技大学电子信息与中医药融合创新研究中心 成都 611731

医药卫生

中药材质量鉴定太赫兹技术深度学习卷积网络

Quality identification of Chinese medicinal materialsTerahertz technologyDeep learningConvolutional network

《世界科学技术-中医药现代化》 2026 (3)

968-977,10

四川省科学技术厅四川省重点研发计划(2023YFS0338):基于信息融合的川产道地药材"老药工智能决策系统"研发与应用,负责人:刘勇国四川省科学技术厅四川省区域创新合作项目(2023YFQ0010):川渝特色院内制剂研发与多向转化,负责人:张宁四川省科学技术厅四川省应用基础研究(2020YJ0369):基于白芷科学熏硫工艺的二氧化硫限量快速检测技术研究,负责人:周俊.

10.11842/wst.20250318008

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