血液的组成成分以及状态的改变是人体生理状态的重要指征,对人体各种疾病的诊断具有重要的指导意义。光谱检测分析技术具有方便快速、无损以及检测精度高等优势,在血液的无损检测方面都有着很好的应用前景。但是血液本身的性质给光谱法分析带来诸多不便,如光谱重叠严重、低信噪比等现象,针对近红外光谱法的缺陷和诸多不稳定因素,文章在近红外光谱法血液成分分析进行了光谱建模、样本选择划分、数据处理和检测预测模型构建等方面开展研究工作。主要研究工作内容如下:(1)对近红外光谱法血红蛋白浓度定量检测的可行性进行了深入研究。采用近红外透射光谱对全血的血红蛋白浓度进行分析预测,建立的校正模型对血红蛋白浓度预测达到了很好的效果。进一步提出了波长优选方法,伙伴波长选择(PWM)方法仅采用少数波长建立模型,可以在仅用少量波长的情况下达到甚至略超全谱模型的预测效果,提高了近红外光谱检测的效率。(2)针对光谱模型精度的求根溯源,对校正集样本选择方法SPXY方法进行了改进,对光谱数据之间的距离和被测组分浓度之间的距离进行权重分配论证,提出了WSPXY方法。通过实验比较了WSPXY法与其他校正集选择方法在建模预测血红蛋白浓度中的表现,证明了使用WSPXY方法后,相对RS、YR_based、KS和SPXY样本选择方法,选取的样本建立的模型可以取得更好的预测效果,使近红外光检测血红蛋白浓度模型的精度得到进一步提升。(3)在近红外光谱法血红蛋白浓度分析检测研究的基础上,进一步实验证明了预测集的样本数与校正集样本数的比值W对建模的影响,在校正集中划分样本的时候,预测集样本数至少要大于校正集样本数的2/5,才能保证建立的预测模型结果稳定可靠,得到了W=2/5这个样本划分的黄金比例。(4)在光谱建模的方法上,深入研究了使用线性和非线性不同方法建立模型时血液成分检测结果的差异。通过对PCA+MLR、PLSR、BP-ANN不同方法建模的预测效果对比,分析了不同方法之间的不足与互补。特别在使用WSPXY方法选择校正集样本后,再采用PCA+MLR、PLSR、BP-ANN方法建模,模型的预测的结果要更加准确,模型的预测质量也得到进一步提升。得到了WSPXY法和BP-ANN法相结合的近红外光谱检测的最佳预测模型。(5)结合波长优优选、WSPXY法以及BP-ANN法的检测方法和理论,通过大量的光谱实验,进一步研究了可见和近红外光谱法无损检测血袋游离血红蛋白浓度的可行性,结果表明近红外波段(900-1700 nm)对血浆游离血红蛋白浓度的预测较好,但是对全血的游离血红蛋白浓度的预测效果有待提高。同时采用“M+N”理论研究了全血中的红细胞计数和血红蛋白浓度对血袋无损游离血红蛋白浓度检测的影响,对光谱法血液成分分析进行精度溯源,建立噪声及血液中非目标成分与被测成分测量精度之间的联系,结果证明了全血中的红细胞计数和血红蛋白浓度对游离血红蛋白浓度的预测有一定的促进作用,加快了血液近红外光谱分析技术成果应用的进程。本文的研究综合光谱学、智能控制与计算机科学等多门学科,研究成果可以有效提高近红外光谱法对血液成分的检测分析能力,有利于光谱法血液成分分析在临床上应用,具有重要的理论和应用价值。该论文有图49幅,表17个,参考文献158篇。