上所述利用散射信號和吸收信號進(jìn)行建模和預(yù)測，因此得到兩 個預(yù)測結(jié)果?？梢愿鶕?jù)實際環(huán)境（不同波長下散射/吸收的敏感性等），選擇這兩個結(jié)果之 一，或者將這兩個結(jié)果進(jìn)行融合（例如，加權(quán)平均，散射信號和吸收信號的權(quán)重可以根據(jù)特 定成分在不同波長下的散射和吸收特性來確定，例如可以分別確定為〇. 5)，作為預(yù)測結(jié)果。
[0125] 或者，可以采用散射信號和吸收信號兩者來進(jìn)行建模和預(yù)測。即，Y可以包括散 射信號和吸收信號兩者作為光譜數(shù)據(jù)，且Y可以包括散射信號和吸收信號兩者作為光譜數(shù) 據(jù)。
[0126] 根據(jù)另一實施例，在建模和/或預(yù)測時，可以使用至少兩個徑向位置處的光譜數(shù) 據(jù)。例如，?可以包括至少兩個徑向位置處的光譜數(shù)據(jù)（例如，光強(qiáng)變化或相對變化），且 Y可以包括至少兩個徑向位置處的光譜數(shù)據(jù)（例如，光強(qiáng)變化或相對變化）。建模和預(yù)測時 所采用的徑向位置可以不一定相同?；蛘?，在建模和/或預(yù)測時，可以使用散射作用線和/ 或吸收作用線的斜率。例如，f可以包括散射作用線和/或吸收作用線的斜率作為光譜數(shù) 據(jù)，且Y可以包括散射作用線和/或吸收作用線的斜率作為光譜數(shù)據(jù)。
[0127] 預(yù)測模型M可以針對背景介質(zhì)/基準(zhǔn)介質(zhì)和特定成分預(yù)先建立，并保存在例如數(shù) 據(jù)庫或者服務(wù)器中?？梢栽谛枰獣r從數(shù)據(jù)庫或服務(wù)器獲取預(yù)測預(yù)測模型M。
[0128] 根據(jù)上述實施例，在測量光譜數(shù)據(jù)時，可以選取某些特定的徑向位置（例如，散射 不敏感點和/或吸收不敏感點），以在測量時實現(xiàn)散射信號和/或吸收信號的直接提取。在 這種情況下，例如可以如下來進(jìn)行建模和/或預(yù)測。
[0129] 特別地，針對散射不敏感點，此處的光強(qiáng)對散射特性的變化不敏感，因此測量數(shù)據(jù) 中基本上只包含吸收特性改變引起的信號，利用該信號進(jìn)行濃度預(yù)測可消除基本上所有來 自介質(zhì)的散射特性變化對測量帶來的干擾。同時，由于該信號的組成基本上僅為介質(zhì)的初 始光譜（即不含被測成分或被測成分濃度為某固定初始濃度時的光譜）和吸收系數(shù)變化量 兩部分，因此，若已知初始光譜，并采用數(shù)學(xué)方法消除，則對不同的散射介質(zhì)將得到相同的 信號一吸收系數(shù)的變化量，也將實現(xiàn)與純吸收介質(zhì)一致的測量結(jié)果。基于該原理，對不同 散射系數(shù)的散射介質(zhì)建立的光譜預(yù)測模型將具有可移植性，對目標(biāo)介質(zhì)的測量可事先采用 其他散射介質(zhì)或者純吸收介質(zhì)的測量光譜數(shù)據(jù)建立。比如，活體的組織成分測量，可以離體 的實驗來建立模型；復(fù)雜的散射介質(zhì)的成分測量，可以采用簡單體系的散射介質(zhì)甚至是純 吸收介質(zhì)來建立模型。這樣，在實際應(yīng)用中，光譜模型的建立將被簡化。尤其對于活體測量 而言，該方法可以消除每個測量活體的光學(xué)參數(shù)差異引起的模型差異。
[0130] 另外，針對吸收不敏感點，此處的光強(qiáng)對吸收特性的變化不敏感，因此測量數(shù)據(jù)中 基本上只包含散射特性改變引起的信號，可用于檢測被測成分或其他因素引起的散射系數(shù) 的變化，也可用于基于散射信息的成分濃度測量。
[0131] 以下，將分別介紹利用散射不敏感點處的光譜數(shù)據(jù)以及利用吸收不敏感點處的光 譜數(shù)據(jù)進(jìn)行建模/預(yù)測的實施例。
[0132] 具體地，參考圖12,在操作S1201，可以獲得散射不敏感點處的光譜數(shù)據(jù)，例如光 強(qiáng)變化或相對變化。然后，在操作S1203,可以利用散射不敏感點處的光譜數(shù)據(jù)來進(jìn)行建模 和/或預(yù)測。
[0133] 對于散射不敏感點的位置，例如可以如上所述通過預(yù)實驗確定（例如，參考圖5)， 或者可以通過波長間推導(dǎo)確定（例如，參見圖8)。
[0134] 確定散射不敏感點后，為獲得該位置處的光譜數(shù)據(jù)，可以不實際檢測該位置的光 譜，而是可以通過測量其他（至少兩個）徑向距離下的光強(qiáng)，并計算其光強(qiáng)的相對變化量， 然后推測出散射不敏感點處的值。由于在徑向距離維，光強(qiáng)的相對變化量呈現(xiàn)線性或近似 線性的規(guī)律，因此，任意兩點可以推測出其他點處的值。特別地，若其中一點采用該物質(zhì)成 分的浮動基準(zhǔn)點，則這點的光強(qiáng)將不隨濃度改變，只需記錄初始光譜即可。這樣，可以通過 在比較容易檢測的位置處的數(shù)據(jù)，推測出其他不易檢測的位置的數(shù)據(jù)。比如，有的散射不敏 感點位于離光源較遠(yuǎn)的位置，光強(qiáng)較弱，不易實現(xiàn)準(zhǔn)確測量。若采用上述方法，則可以選擇 距離光源較近的其他兩點位置甚至一點進(jìn)行測量，此時光強(qiáng)較強(qiáng)，易實現(xiàn)準(zhǔn)確測量，然后推 測出其他位置處的光強(qiáng)。
[0135] 這種方式還特別適用于簡化多波長下的散射不敏感點處的測量。例如，如果要針 對N個波長分別測量相應(yīng)的散射不敏感點處的光譜，那么由于散射不敏感點的波長依賴性 (例如，參見附圖6)，則可能需要分別在與這N個波長相對應(yīng)的N個散射不敏感點位置處進(jìn) 行測量。例如，可能需要移動檢測器的位置，以實現(xiàn)這N個位置處的測量，如圖26所示。這 是比較繁瑣的。
[0136] 但是，根據(jù)上述方法，可以固定測量至少兩個位置處的光譜。例如，可以將光源固 定，且分別在至少兩個位置處設(shè)置檢測器，以測量相應(yīng)位置處的光譜。這樣，只需改變光源 發(fā)出的波長，而無需去不斷移動檢測器。然后，可以根據(jù)這至少兩個位置處的測量光譜，來 如上推導(dǎo)出各波長相應(yīng)的散射不敏感點處的光譜數(shù)據(jù)。例如，如圖27所示，對于多個波長 λ i、λ 2、λ 3、λ 4，可以在兩點p A、pB處進(jìn)行測量。而其中一點若為特定波長下對特定成分 不敏感的浮動基準(zhǔn)點，則在該特定波長下，這點也不需要測量，采用初始光譜即可。例如，在 圖27的示例中，P a點為λ2波長下的浮動基準(zhǔn)點，則在該波長λ2下，pA點也不需要測量， 采用初始光譜即可。這樣，檢測位置就只需要一點（該點與各波長下的浮動基準(zhǔn)點構(gòu)成一 對測量位置），但要求這點不能是這N個波長中任何波長下的浮動基準(zhǔn)點，否則還需要對這 個波長再選擇一個測量位置。例如，如圖27的示例中，可以針對Pb -點處進(jìn)行檢測，該點 Pb不是多個波長λ i、λ2、\3和λ4中任何一個波長下的浮動基準(zhǔn)點，則它可以和所有波 長的浮動基準(zhǔn)點（這些點處不需測量，可以S = O來簡化）構(gòu)成一個測量對（例如，對于波 長入2下，與ρΑ點構(gòu)成測量對），推測出各自散射不敏感點處的S值。若選擇P aA進(jìn)行一 點測量，由于它恰好是波長λ 2的浮動基準(zhǔn)點，因此，需要對波長λ 2再選擇一個測量位置， 組成測量對。
[0137] 采用散射不敏感點處的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模與濃度預(yù)測時，可采用的數(shù)據(jù)形式可以包 括但不限于："散射不敏感點"處的絕對光強(qiáng)I 2(在散射不敏感點處實際測量或者如上 所述推測得出）、光強(qiáng)絕對變化量Γ = I2-I1、光強(qiáng)相對變化量S1 = Λ I/Ι = (I2-I1) / I1、吸收系數(shù)ya2、吸收系數(shù)的絕對變化量Δ = μ32-μ3?、吸收系數(shù)的相對變化量 、=七：=X::-人:::'·心:_、吸光度A 2、吸光度的絕對變化量Λ A = A2-A1、吸光度的相對 變化量Sa = ΔΑ/Α = (A2-A2VA1或上述信號構(gòu)成的其他相關(guān)量（例如,對這些信息進(jìn)行線 性變化后得到的信號），其中I:、μ al和A1分別為散射不敏感位置處的初始光強(qiáng)（即，對背 景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)測量時的光強(qiáng)）、初始吸收系數(shù)（即，背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)的吸收系數(shù)） 和初始吸光度（即，背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)的吸光度），1 2、μ a2和A2分別為被測成分濃度改變 后（在建模時，向背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)中加入已知濃度的特定成分后；在預(yù)測時，背景介質(zhì) 或基準(zhǔn)介質(zhì)中特定成分的濃度變化后）散射不敏感位置處的光強(qiáng)、吸收系數(shù)和吸光度。上 述信號均是基本上由特定成分的吸收變化引起的（因為是散射不敏感點處的數(shù)據(jù)），且它 們之間如下所述可以直接線性轉(zhuǎn)換。
[0138] 具體地，光強(qiáng)、吸收系數(shù)、吸光度之間的理論關(guān)系為：1 = I。· exp (_μ a · I；)，A = μ a · ΙΛ其中I；為散射不敏感點處的平均等效光程，對于同一介質(zhì)來說，可將其視為常數(shù)； I。為光源的入射光強(qiáng)。
[0139] 對于無限介質(zhì)而言，（在散射不敏感點處）存在以下關(guān)系：
[0140]
：.：3;
[0141] 因此，對于同一種介質(zhì)而言，光強(qiáng)相對變化量、吸收系數(shù)的相對變化量和吸光度的 相對變化量是等價的。
[0142] 另一方面，對于半無限介質(zhì)，在散射不敏感位置處，上述關(guān)系有所變化。但對固定 的被測介質(zhì)，光強(qiáng)相對變化量、吸收系數(shù)的相對變化量和吸光度的相對變化量可以直接線 性轉(zhuǎn)換，如下式，其中α對于特定的介質(zhì)為固定常數(shù)：
[0143] % = &' S..； = ?·'%
[0144] 此外，除了上述相對變化量以外，其他形式的信號之間也是可以相互轉(zhuǎn)換的。如， 借助公式（13)或公式（14)，可實現(xiàn)光強(qiáng)度量、吸收系數(shù)度量和吸光度度量三大種類的關(guān) 聯(lián)，然后在初始光強(qiáng)、初始吸收系數(shù)或初始吸光度的基礎(chǔ)上，即可得到光強(qiáng)、吸收系數(shù)和吸 光度的絕對變化量或絕對值。例如，如果測量或推測得出散射不敏感點處的絕對光強(qiáng)I 2，則 可以根據(jù)初始光強(qiáng)I1，計算得到相對光強(qiáng)變化量S1= ΛΙ/Ι = (I2-I1VI2，并根據(jù)公式（13) 或公式（14)獲得吸收系數(shù)或吸光度的相對變化量5<或S a。進(jìn)一步，還可以根據(jù)獲得的吸 收系數(shù)或吸光度的相對變化量5<或Sa并結(jié)合初始吸收系數(shù)μ al或吸光度A1，可以得到吸收 系數(shù)μ a2或吸光度A2。
[0145] 在此需要指出的是，建模和預(yù)測時可以采用相同的信號形式，也可以采用不同的 信號形式。例如，建模和預(yù)測時均可以采用光強(qiáng)的相對變化量或者吸收系數(shù)的相對變化量 等?；蛘?，例如，建模時可以采用光強(qiáng)的相對變化量（或其他信號形式），而預(yù)測時可以采 用吸收系數(shù)的相對變化量（或其他信號形式）。在這種情況下，由于如上所述這些信號之 間是可以直接轉(zhuǎn)換的，所以在預(yù)測時可以將吸收系數(shù)的相對變化量轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)的相對變化 量，以輸入預(yù)測模型。
[0146] 在建模和預(yù)測時采用不同信號形式的情況下，甚至可以無需轉(zhuǎn)換（例如，如上所 述，將預(yù)測時采用的信號形式轉(zhuǎn)換為建模時采用的信號形式）。此時，在預(yù)測時可能產(chǎn)生較 大的系統(tǒng)誤差。但是該系統(tǒng)誤差可通過獲取濃度真值后來估計，如定期采用被測成分濃度 的真值得到系統(tǒng)預(yù)測誤差(；和修正系數(shù)k，然后可以按照例如公式（15)對濃度預(yù)測值進(jìn)行 線性修正。
[0147] C校正=k · _Ce (15)
[0148] 在此，Chm表示預(yù)測的濃度，Cei表示修正后的濃度。
[0149] 總而言之，在建模和預(yù)測時，可以采用任意上述的信號形式。
[0150] 若將模型用于長時間預(yù)測時，如果一直采用長時間以前的初始信號，則可能引起 預(yù)測精度下降，原因在于儀器漂移、環(huán)境變化等測量背景變化可能引起系統(tǒng)誤差?？梢远ㄆ?更新初始信號，包括初始光強(qiáng)、初始吸收系數(shù)或初始吸光度。更新初始信號的同時可以獲得 此時被測成分濃度的真值。該值可以通過模型預(yù)測獲得，也可以通過其他更高精度的檢測 方法或儀器檢測后獲得。然后，濃度預(yù)測值均為相對于該真值的濃度變化值?；蛘撸钥梢?采用原始的初始信號，但對濃度預(yù)測值進(jìn)行系統(tǒng)校正，例如可以按照公式（15)對濃度預(yù)測 值進(jìn)行修正。
[0151] 采用"散射不敏感點"處的上述信號或與它們相關(guān)的其他信號，不僅可以實現(xiàn)對同 種背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)中該特定成分的測量，還可以通過模型轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對其他背景介質(zhì) 或基準(zhǔn)介質(zhì)中該特定成分的測量。例如，活體測量時，讓被測成分和干擾成分進(jìn)行變動后得 到不同情況下的光譜數(shù)據(jù)不易實現(xiàn)，比如，活體中某些成分的濃度在短期內(nèi)是相對穩(wěn)定的， 不易獲得它變化后的測量數(shù)據(jù)。而采用離體進(jìn)行建模實驗，比較方便，若采用純吸收介質(zhì)則 建模更方便。因此，若散射介質(zhì)之間、散射介質(zhì)和純吸收介質(zhì)之間都可以方便的進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 則模型的通用性增強(qiáng)，移植性增強(qiáng)。針對活體的光譜檢測，也有望解決個體差異造成的模型 不通用、常失效的難題。
[0152] 參考圖13,在操作S1301，可以測量用于建立（已知）預(yù)測模型的背景介質(zhì)或基準(zhǔn) 介質(zhì)的吸收系數(shù)μ a,sl，以及預(yù)測時的背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)（不同于用于建模的背景介質(zhì)或 基準(zhǔn)介質(zhì)；在此，所謂"不同"，除了特定成分的濃度可能不同之外，彼此的背景介質(zhì)不同，例 如成分組成不同）的吸收系數(shù)μ a,s2。例如，吸收系數(shù)可以采用積分球或其他通用的光學(xué)參 數(shù)測量方法測量。可以如上所述，向用于建模的背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)中加入一系列已知濃 度的特定成分，測量相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)，并建模。另外，待預(yù)測的背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)中特定 成分的濃度可以改變，從而可以如上所述獲得其光強(qiáng)變化信息。
[0153] 接著，在操作S1303,可以根據(jù)獲得的吸收系數(shù)^,^和ya,s2(例如，其比值），對 待預(yù)測介質(zhì)的散射不敏感點處的漫射光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。漫射光譜數(shù)據(jù)例如可以包括上 述信號形式。例如，可以利用兩種背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)之間的吸收系數(shù)之比，來如下進(jìn)行預(yù) 處理。
[0154] 具體地，若建模和預(yù)測時采用光強(qiáng)的相對變化量、吸收系數(shù)的相對變化量或吸光 度的相對變化量，則可以如下進(jìn)行預(yù)處理：
[0155]
：：6;
[0156] 其中，S.= ,是針對預(yù)測介質(zhì)獲得的吸收系數(shù)相對變化量，是對S.../進(jìn)行預(yù)處理后 獲得的預(yù)處理后信號；S/是針對預(yù)測介質(zhì)獲得的吸光度相對變化量，S a是對S/進(jìn)行預(yù) 處理后獲得的預(yù)處理后信號A1'是針對預(yù)測介質(zhì)獲得的光強(qiáng)相對變化量，S 1是對S/進(jìn) 行預(yù)處理后獲得的預(yù)處理后信號。然后，可以將預(yù)處理后信號輸入建模時獲得的模型。如 果建模時的背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)與預(yù)測時的背景介質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)的吸收系數(shù)相似或者近 似相等，它們的區(qū)別主要在于散射系數(shù)或約化散射系數(shù)存在差異（這例如可以根據(jù)背景介 質(zhì)或基準(zhǔn)介質(zhì)的成分來確定，例如它們之間的成分差異基本上不會導(dǎo)致吸收系數(shù)的變化）， 則可以省略測量吸收系數(shù)的步驟S1301，因為公式（16)中的系數(shù)基本上為1。
[0157] 如上所述，可以根據(jù)建模和預(yù)測時是否采用同種信號形式，來確定是否對這些信 號進(jìn)行轉(zhuǎn)換；或者，可以不進(jìn)行轉(zhuǎn)換，根據(jù)公式（15)來對濃度預(yù)測值進(jìn)行系統(tǒng)修正。
[0158] 或者，也可以不進(jìn)行預(yù)處理，可以將兩種介質(zhì)吸收系數(shù)之間的差異視為系統(tǒng)誤差， 對濃度預(yù)測值采用公式（15)進(jìn)行修正。
[0159] 當(dāng)然也可以采用其他信號形式。如果建模和預(yù)測時采用不同的信號形式，則可以 如上所述利用公式（13)和（14)，將預(yù)測時采用的信號形式轉(zhuǎn)換為建模時使用的信號形式， 并將轉(zhuǎn)換后的信號輸入預(yù)測模型。此