一種去除光譜基線的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種去除光譜基線的方法，屬于光譜分析技術(shù)領(lǐng)域。首先讀取原始數(shù)據(jù)；再找到光譜基線趨勢的拐點；接著擬合每個區(qū)域內(nèi)的光譜基線；最后用原始數(shù)據(jù)減去各個區(qū)域的擬合光譜基線，實現(xiàn)光譜基線校正。通過把光譜基線劃分若干個區(qū)域，再對各個區(qū)域內(nèi)的光譜基線進行多項式擬合，實現(xiàn)扣除光譜基線的算法。無需事先設(shè)置任何參數(shù)，并且對所有不同基線趨勢的光譜基線都適用。

A method of removing spectral baseline

The invention discloses a method for removing a spectral baseline, which belongs to the technical field of spectral analysis. First, read the original data; then find the inflection point of the spectral baseline trend; then fit the spectral baseline in each region; finally, subtract the fitting spectral baseline in each region from the original data to achieve the spectral baseline correction. By dividing the spectral baseline into several regions and fitting the spectral baseline in each region with polynomial, the algorithm of subtracting the spectral baseline is realized. No parameters need to be set in advance, and it is applicable to all spectral baselines with different baseline trends.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種去除光譜基線的方法
本專利技術(shù)涉及光譜分析
，特別涉及一種去除光譜基線的方法。
技術(shù)介紹
目前已經(jīng)有不少學術(shù)論文、專利發(fā)表了有關(guān)去除光譜基線的算法研究成果，其中比較常見的有：多項式迭代擬合法，小波變換法，一階導數(shù)法等等。然而在實際中，這些方法都有各自的限制條件。多項式迭代擬合法需要事先設(shè)置多項式階數(shù)，確定基線趨勢。對于不同波長范圍的多通道系統(tǒng)，噪聲和雜散光干擾產(chǎn)生的基線趨勢存在差異，無法統(tǒng)一用某一階數(shù)的多項式完美擬合；小波變換法則需要設(shè)置好小波基種類，小波分解層數(shù)以及高頻濾波閾值。但是哪種小波基種類或者多少分解層數(shù)適合具體實際中某一譜線，并沒有文獻指導，需要不斷手動調(diào)整嘗試，這為譜線的預處理工作帶來了繁瑣。雖然有文獻比較了不同小波基以及不同分解層數(shù)對某一譜線的影響，最后得出在某參數(shù)下，去基線效果最好；然而其結(jié)論并沒有推廣到其他譜線，所以在實際中沒有任何指導意義；對于一階導數(shù)法，申請?zhí)枮?01410006439.5的專利技術(shù)專利公開了基于一階導數(shù)尋峰和樣條擬合的光譜基線校正方法，在其描述內(nèi)，原始譜圖實在過于簡單，所用的譜線可以看成是二次多項式表達的基線再加上幾個標準的高斯峰。然而在實際產(chǎn)生的譜線內(nèi)，除了高斯峰形外，還可能存在肩峰，重疊峰，而一階導數(shù)法無法識別這些肩峰，重疊峰，導致譜線失真變形。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種去除光譜基線的方法，以解決現(xiàn)有去除光譜基線的方法只能校正某一類型的基線趨勢，或需要手動設(shè)置參數(shù)、處理效率低的問題。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種去除光譜基線的方法，包括：步驟一，讀取原始數(shù)據(jù)；步驟二，找到基線趨勢的拐點；步驟三，擬合每個區(qū)域內(nèi)的基線；步驟四，用原始數(shù)據(jù)減去各個區(qū)域的擬合基線，實現(xiàn)基線校正。可選的，所述原始數(shù)據(jù)包括若干個CCD采集數(shù)據(jù)。可選的，所述步驟二中根據(jù)光譜強度判斷公式I(i)<I(i-1)<I(i-2)且I(i)<I(i+1)<I(i+2)，找到基線趨勢的拐點；其中I(i)為譜線中第i個采樣點的光強值；I(i-1)為第i-1個采樣點的光強值；I(i-2)為第i-2個采樣點的光強值；I(i+1)為第i+1個采樣點的光強值；I(i+2)為第i+2個采樣點的光強值。可選的，在所述步驟二前，所述去除光譜基線的方法還包括：通過相鄰采集點之間的強度值比較，找到譜線上所有的光強極小值所在的采集點；通過閾值判斷公式，去除肩峰以及重疊峰上的光強極小值所在的采集點。可選的，根據(jù)光譜強度判斷公式I(i)<I(i-1)<I(i-2)且I(i)<I(i+1)<I(i+2)，找到譜線上的極小值。可選的，通過如下閾值判斷公式去除肩峰以及重疊峰上的極小值：I肩峰，重疊峰>3/2*Imin；其中，I肩峰，重疊峰為肩峰，重疊峰上的光譜強度；Imin為所有采樣點組成的光譜中的最小光強值。可選的，擬合每個區(qū)域內(nèi)的光譜基線包括：根據(jù)所述步驟二中找到的n個拐點，將譜線劃分為n-1個區(qū)域；在每個單獨區(qū)域內(nèi)，基線趨勢為一次或二次曲線。在本專利技術(shù)中提供了一種去除光譜基線的方法，首先讀取原始數(shù)據(jù)；再找到光譜基線趨勢的拐點；接著擬合每個區(qū)域內(nèi)的光譜基線；最后用原始數(shù)據(jù)減去各個區(qū)域的擬合光譜基線，實現(xiàn)光譜基線校正。通過把光譜基線劃分若干個區(qū)域，再對各個區(qū)域內(nèi)的光譜基線進行多項式擬合，實現(xiàn)扣除光譜基線的算法。無需事先設(shè)置任何參數(shù)，并且對所有不同基線趨勢的光譜基線都適用。本專利技術(shù)具有以下有益效果：(1)無需手動設(shè)置參數(shù)，減少了預先設(shè)置，提高處理效率；(2)對任何類型的基線趨勢，都能統(tǒng)一處理；(3)也能應(yīng)用于含有肩峰和重疊峰的復雜譜線。附圖說明圖1是本專利技術(shù)提供的去除光譜基線的方法的流程示意圖；圖2是導入原始數(shù)據(jù)的示意圖；圖3是進行四倍插值的示意圖；圖4是得到光譜上所有極小值點的示意圖；圖5是去除肩峰以及重疊峰上的極小值點的示意圖；圖6是獲得基線拐點的示意圖；圖7是各區(qū)域擬合擬合的示意圖；圖8是原始光譜基線校正的示意圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本專利技術(shù)提出的一種去除光譜基線的方法作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本專利技術(shù)的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本專利技術(shù)實施例的目的。實施例一本專利技術(shù)提供了一種去除光譜基線的方法，其流程如圖1所示，包括如下步驟：步驟S11，讀取原始數(shù)據(jù)；步驟S13，找到基線趨勢的拐點；步驟S14，擬合每個區(qū)域內(nèi)的基線；步驟S15，用原始數(shù)據(jù)減去各個區(qū)域的擬合基線，實現(xiàn)基線校正。首先，讀取原始數(shù)據(jù)，該原始數(shù)據(jù)包括若干個CCD采集數(shù)據(jù)，需要知道每個CCD采集數(shù)據(jù)的大小及CDD個數(shù)，以便逐個對每個CDD的采集數(shù)據(jù)進行處理；接著，根據(jù)光譜強度判斷公式I(i)<I(i-1)<I(i-2)且I(i)<I(i+1)<I(i+2)，找到基線上的極小值；其中I(i)為譜線第i個采樣點的光強值；I(i-1)為第i-1個采樣點的光強值；I(i-2)為第i-2個采樣點的光強值；I(i+1)為第i+1個采樣點的光強值；I(i+2)為第i+2個采樣點的光強值；去除肩峰以及重疊峰上的極小值，這些極小值會影響之后光譜基線趨勢的判斷，去除方法根據(jù)閾值判斷公式：I肩峰，重疊峰>3/2*Imin；其中，I肩峰，重疊峰為肩峰，重疊峰上的光強值；Imin為所有采樣點組成的光譜中的最小光強值；然后根據(jù)同樣的光譜強度判斷公式I(i)<I(i-1)<I(i-2)且I(i)<I(i+1)<I(i+2)，找到基線趨勢的拐點；同上，I(i)為譜線第i個采樣點的光強值；I(i-1)為第i-1個采樣點的光強值；I(i-2)為第i-2個采樣點的光強值；I(i+1)為第i+1個采樣點的光強值；I(i+2)為第i+2個采樣點的光強值；擬合每個區(qū)域內(nèi)的光譜基線；具體的，根據(jù)所述步驟二中找到的所有非肩峰或重疊峰的極小值所在的采集點，再次利用光譜強度判斷公式，找到n個基線趨勢拐點，將譜線劃分為n-1個區(qū)域；在每個單獨區(qū)域內(nèi)，基線趨勢為一次或二次曲線；最后用原始數(shù)據(jù)減去各個區(qū)域的擬合光譜基線，實現(xiàn)光譜基線校正。具體詳細步驟如下：第一步：導入原始數(shù)據(jù)，如圖2所示；第二步：進行四倍插值，如圖3所示；第三步：通過光譜強度判斷公式，得到光譜上所有極小值點，如圖4所示；第四步：通過閾值判斷公式，去除肩峰以及重疊峰上的極小值點，如圖5所示；第五步：獲得基線拐點，如圖6所示；第六步：各區(qū)域擬合擬合，如圖7所示；其中擬合基線為底部的加粗虛線，原始信號為細實線本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種去除光譜基線的方法，其特征在于，包括：/n步驟一，讀取原始數(shù)據(jù)；/n步驟二，找到基線趨勢的拐點；/n步驟三，擬合每個區(qū)域內(nèi)的基線；/n步驟四，用原始數(shù)據(jù)減去各個區(qū)域的擬合基線，實現(xiàn)基線校正。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種去除光譜基線的方法，其特征在于，包括：
步驟一，讀取原始數(shù)據(jù)；
步驟二，找到基線趨勢的拐點；
步驟三，擬合每個區(qū)域內(nèi)的基線；
步驟四，用原始數(shù)據(jù)減去各個區(qū)域的擬合基線，實現(xiàn)基線校正。


2.如權(quán)利要求1所述的去除光譜基線的方法，其特征在于，所述原始數(shù)據(jù)包括若干個CCD采集數(shù)據(jù)。


3.如權(quán)利要求1所述的去除光譜基線的方法，其特征在于，所述步驟二中根據(jù)光譜強度判斷公式I(i)<I(i-1)<I(i-2)且I(i)<I(i+1)<I(i+2)，找到基線趨勢的拐點；其中I(i)為譜線中第i個采樣點的光強值；I(i-1)為第i-1個采樣點的光強值；I(i-2)為第i-2個采樣點的光強值；I(i+1)為第i+1個采樣點的光強值；I(i+2)為第i+2個采樣點的光強值。


4.如權(quán)利要求1所述的去除光譜基線的方法，其特征在于，在所述步驟二前，所述去除光譜基線的方法...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡正杰，袁海軍，馬建州，
申請(專利權(quán))人：無錫創(chuàng)想分析儀器有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32