中药是一个多成分非线性的复杂体系,随着中药现代化的发展,中药材的质量控制成为必须解决的难题。中药指纹图谱是一种有效客观的药材质量控制手段,可以定性和定量地标识中药材的有效化学成分和药物药理特性,为辨别中药材的真伪和质量优劣提供了可靠依据。中药指纹图谱信号数据处理中存在很多关键问题,需要综合运用数字信号处理技术,数学统计和人工智能等方法更好的解决这些问题。对于中药指纹图谱的研究主要集中在两个方面,一个是中药指纹图谱的建立,另一个是对建立的图谱数据的处理。在中药指纹图谱的建立方面,国内药学领域的学者已经进行了比较深入的研究。而对于建立后图谱数据的处理、比较和评价,因为涉及交叉学科领域,国内研究尚处于起步阶段,没有一种数据处理算法能够得到统一公认的准确和可靠的结果,没有一套有推广价值的指纹图谱数据处理系统软件,因此研究和解决指纹图谱数据中的关键问题算法并实现具有很大的理论意义和实用价值。本论文从改进现有中药指纹图谱数据处理方法的不足,以及采用一些尚未进行研究的技术、方法解决尚未解决的难题这两个角度出发,通过提高算法效率,采用简单有效的数据预处理方法,改进现有信号相似度比较算法,构建新的共有模式建立算法和信号相似度比较算法等外推性能好的新型建模方法及建立优势互补的混合模型评价指纹图谱等具体方法,来提高中药指纹图谱数据处理中的可靠性和准确度。并且在算法实现过程中注重综合利用各种理论、方法,来充分挖掘数据中的有用信息,以达到提高数据处理的精确度的目的。本研究是在中山大学药物研究所的合作下并发挥本文研发小组的专业优势下进行的,得到广州科技局的资金资助。目前已经完成了大量的研究工作,所获得的技术成果在实际应用中也取得了一定的效果,开发的软件系统已获得了软件著作权以及相应的软件产品登记,但要进一步提高该软件系统的广泛适用性还需要深入研究相关算法并加以完善。本文通过系统、深入的研究,获得了以下有一定创新性的结果:1.改进和实现了一种校正中药指纹图谱信号基线漂移和滤波去噪的方法。新的方法在传统基线校正采用小波分析的研究思路上,利用小波分析的多分辨率特点,基于小波分析发展中的第二代小波分析方法的运算高效率的优点,将指纹图谱信号分解为不同频率,然后将低频率的基线信号和高频率的噪声信号扣除,在较好达到校正基线漂移和扣除噪声信号的目的同时,也很好的提高了算法实现的效率。2.改进和实现了一种校正中药指纹图谱信号组分保留时间漂移的方法。改进的方法基于标准最小二乘法理论,根据中药指纹图谱信号数据的特点,提出对组分复杂的指纹图谱信号采用局部最小二乘法实现组分保留时间漂移的校正。该方法在考虑指纹图谱信号的局部细节的同时,保证了校正算法的整体稳定性,是一种有较高实用性的校正保留时间漂移的方法。3.提出和实现了采用支持向量机回归与第二代小波变换综合的方法建立指纹图谱的共有模式。本方法将支持向量机回归与小波分析技术结合,提出建立中药指纹图谱共有模式的新方法,克服了传统建立共有模式的方法简单平均和忽视拟合效果的不足,充分利用小波分析的多尺度特征和支持向量机回归的小样本拟合效果,对实际样本的分析证明该方法的优越性和可行性。4.提出和实现了一种新的计算中药指纹图谱相似度的方法。文中算法在对中药指纹图谱的全谱计算夹角余弦系数的基础上,对指纹图谱的特征峰计算共有峰的折线重合率,经过加权重计算而得到更为准确的指纹图谱相似度的值。文中提出的方法具有兼顾全局匹配和局部比较的优点,在算法实现具有简单易于编程的特点,而且计算结果更加接近实际情况,因而具有很强的实用性。5.提出和实现了一种新的综合评价中药指纹图谱相似度的方法。本方法具体实现是采用径向基神经网络的非线性映射逼近,获得模糊集合的隶属度函数,并采用遗传算法训练网络,加入药学专家经验,确定模糊集合的隶属度函数参数。新方法在一定程度上克服了单一计算相似度方法获得结果的局限性,同时保留了药学专家的宝贵经验,并实现了对中药指纹图谱评价的智能化,具有很大的实用价值;6.结合本课题组的研究成果以及对所开发的软件系统综合测评后,讨论了在中药质检行业的实际应用和推广。这些问题的讨论,有助于总结课题研究中所提出和实现算法中的经验,也对在该领域的继续研究提供了思路。以上所列出的研究内容,是在到中山大学现代中药质量研究开发中心进行需求调研,并参考大量中药领域学者的研究成果而提出的。为了使这些研究结果能在实际中得到有效的应用,我们严格根据软件工程实施原则,基于面向对象程序设计语言和数据库,研发出了界面友好、功能强大和具有很高实用价值的中药指纹图谱相似度评价系统软件。随着中药现代化进程的深入,本研究成果将会具有广泛的推广使用前景。