一种波长偏移校正方法及装置及计算机设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种波长偏移校正方法，该方法包括：获取参考光谱和待校正光谱；计算待校正光谱中每个像素的强度密度函数，得到多项式系数矩阵，多项式系数矩阵中的每一组多项式系数分别为待校正光谱中的一个像素的强度密度函数的系数；确定像素偏移量范围；根据像素偏移量范围内的像素偏移量与多项式系数矩阵计算出每个像素偏移量对应的待审核光谱；确定和参考光谱最接近的待审核光谱，得到最优像素偏移量；根据最优像素偏移量与多项式系数矩阵对待校正光谱进行校正，得到波长偏移校正后的光谱。该波长偏移校正方法能够对光谱数据进行非整数倍像素偏移量的校正，不依赖寻峰法。本发明专利技术还公开了波长偏移校正装置及计算机设备。

A Wavelength Offset Correction Method and Device and Computer Equipment

The invention discloses a wavelength offset correction method, which includes acquiring reference spectrum and spectrum to be corrected, calculating the intensity density function of each pixel in the spectrum to be corrected, obtaining a polynomial coefficient matrix, each group of polynomial coefficients in the polynomial coefficient matrix being the coefficients of the intensity density function of one pixel in the spectrum to be corrected, and determining the norm of the pixel offset. Circumference; Calculate the spectrum to be audited corresponding to each pixel offset according to the pixel offset and polynomial coefficient matrix within the range of the pixel offset; Determine the spectrum to be audited which is closest to the reference spectrum, and get the optimal pixel offset; Correct the correction spectrum according to the optimal pixel offset and polynomial coefficient matrix, and get the spectrum after wavelength offset correction. The wavelength offset correction method can correct the non-integer multiple pixel offset of spectral data without relying on peak-seeking method. The invention also discloses a wavelength offset correction device and a computer device.

【技术实现步骤摘要】
一种波长偏移校正方法及装置及计算机设备
本专利技术属于光谱分析领域，尤其涉及一种波长偏移校正方法及装置及计算机设备。
技术介绍
微型光纤光谱仪采用线阵探测器将光信号转换为电信号，中阶梯光栅采用面阵探测器将光信号转换为电信号。在这些全谱直读光谱仪的使用过程中，光室温度、湿度、真空度、机械振动、机械应力形变会影响光路结构，造成光谱与线阵探测器相对位置的微小变化，表现为特定波长对应于线阵探测器上的像素发生偏移，即光谱位置变化；对于顺序扫描型光谱仪，由于需采用步进电机转动光栅对像面的光谱进行“描迹”，在此过程中存在机械回程差引起的波长位置偏移。上述问题影响光谱分析结果的准确度，导致分析结果持续增高或下降，降低仪器的稳定性指标，也降低仪器的可靠性。针对上述问题，目前采用了许多校正波长的方式，如光室控温方式、光源校准方式、使用寻峰法进行波长校正的方式和对光谱数据进行整像素移位操作的方式。其中，光室控温方式：在外界温度变化时，光室的温度分布仍会发生改变，光谱位置仍有微量漂移，无法根除，无法解决由于机械振动、机械应力形变，顺序扫描型光谱仪中存在的机械回程差带来的波长偏移问题。光源校准方式：需要借助外部或内置校准光源(氖灯、汞灯、氙灯或氩灯)定期执行，一般还需要配合寻峰算法，采用外部校准光源无法实现光谱波长实时校准，使用内置校准光源需要对光谱仪硬件本身进行更改。且在光谱位置漂移时，总是伴随着微量的缩放或畸变，导致计算出来的光谱实际位置总会存在一定偏差。以上关于光谱波长偏移校正算法领域的创新均需要配合使用寻峰法，且只能对光谱数据进行整像素位置移位，不能处理偏移量不是整数倍的情况。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种波长偏移校正方法及装置及计算机设备，该种波长偏移校正方法能够对光谱数据进行非整数倍像素偏移量的校正处理，且可以不依赖寻峰法。为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：一种波长偏移校正方法，包括：获取参考光谱Ref_Spe和待校正光谱Cur_Spe；计算待校正光谱Cur_Spe中每个像素的强度密度函数，得到多项式系数矩阵P_coef，所述多项式系数矩阵P_coef中的每一组多项式系数分别为待校正光谱Cur_Spe中的一个像素的强度密度函数的系数；确定像素偏移量范围；根据所述像素偏移量范围内的像素偏移量与所述多项式系数矩阵P_coef计算出每个像素偏移量对应的待审核光谱Cur_Spe’；确定和所述参考光谱Ref_Spe最接近的待审核光谱Cur_Spe’，得到最优像素偏移量；根据所述最优像素偏移量与所述多项式系数矩阵P_coef对待校正光谱Cur_Spe进行校正，得到波长偏移校正后的光谱。根据本专利技术一实施例，所述确定和所述参考光谱Ref_Spe最接近的待审核光谱Cur_Spe’，得到最优像素偏移量包括：A1：计算每个像素偏移量对应的待审核光谱Cur_Spe’的待审核统计光谱Stat_Spe’；A2：计算每个所述待审核统计光谱Stat_Spe’的标准偏差；A3：寻找所述步骤A2中最小的标准偏差，所述最小的标准偏差对应的像素偏移量为最优像素偏移量；其中，待审核统计光谱Stat_Spe’＝Cur_Spe’-Ref_Spe；或者待审核统计光谱Stat_Spe’＝Cur_Spe’/Ref_Spe。根据本专利技术一实施例，所述确定和所述参考光谱Ref_Spe最接近的待审核光谱Cur_Spe’，得到最优像素偏移量包括：B1：计算每个像素偏移量对应的待审核光谱Cur_Spe’与所述参考光谱Ref_Spe的相关系数；B2：寻找所述步骤B1中最大的相关系数，所述最大的相关系数对应的像素偏移量为最优像素偏移量。根据本专利技术一实施例，波长偏移校正方法还包括：判断所述待校正光谱Cur_Spe是否需要剔除异常像素点，如需要，则根据所述待校正光谱Cur_Spe和所述参考光谱Ref_Spe计算统计光谱Stat_Spe；计算所述统计光谱Stat_Spe的中位数Med与标准偏差SD，并确定置信区间，根据所述置信区间剔除所述待校正光谱Cur_Spe中的异常像素点，保留所述待校正光谱Cur_Spe中的有效像素点；其中，统计光谱Stat_Spe＝Cur_Spe-Ref_Spe；或者统计光谱Stat_Spe＝Cur_Spe/Ref_Spe。根据本专利技术一实施例，所述计算待校正光谱Cur_Spe中每个像素的强度密度函数的方法为抛物线插值法或线性插值法。本专利技术还公开了一种波长偏移校正装置，包括：获取模块，用于获取参考光谱Ref_Spe和待校正光谱Cur_Spe；第一计算模块，用于计算待校正光谱Cur_Spe中每个像素的强度密度函数，得到多项式系数矩阵P_coef，所述多项式系数矩阵P_coef中的每一组多项式系数分别为待校正光谱Cur_Spe中的一个像素的强度密度函数的系数；第二计算模块，用于根据像素偏移量范围计算所述像素偏移量范围内的像素偏移量与所述多项式系数矩阵P_coef计算出每个像素偏移量对应的待审核光谱Cur_Spe’；并且确定和所述参考光谱Ref_Spe最接近的待审核光谱Cur_Spe’，得到最优像素偏移量；校正模块，用于根据所述最优像素偏移量与所述多项式系数矩阵P_coef对待校正光谱Cur_Spe进行校正，得到波长偏移校正后的光谱。根据本专利技术一实施例，所述第二计算模块包括：第一计算单元，用于计算每个像素偏移量对应的待审核光谱Cur_Spe’的待审核统计光谱Stat_Spe’；第二计算单元，用于计算每个所述待审核统计光谱Stat_Spe’的标准偏差；第三计算单元，用于寻找所述第二计算单元中最小的标准偏差，所述最小的标准偏差对应的像素偏移量为最优像素偏移量；其中，待审核统计光谱Stat_Spe’＝Cur_Spe’-Ref_Spe；或者待审核统计光谱Stat_Spe’＝Cur_Spe’/Ref_Spe。根据本专利技术一实施例，所述第二计算模块包括：第四计算单元，用于计算每个像素偏移量对应的待审核光谱Cur_Spe’与所述参考光谱Ref_Spe的相关系数；第五计算单元，用于寻找所述第四计算单元中最大的相关系数，所述最大的相关系数对应的像素偏移量为最优像素偏移量。根据本专利技术一实施例，波长偏移校正装置还包括：判断模块，用于判断所述待校正光谱Cur_Spe是否需要剔除异常像素点，如需要，则根据所述待校正光谱Cur_Spe和所述参考光谱Ref_Spe计算统计光谱Stat_Spe；计算所述统计光谱Stat_Spe的中位数Med与标准偏差SD，并确定置信区间，根据所述置信区间剔除所述待校正光谱Cur_Spe中的异常像素点，保留所述待校正光谱Cur_Spe中的有效像素点；其中，统计光谱Stat_Spe＝Cur_Spe-Ref_Spe；或者统计光谱Stat_Spe＝Cur_Spe/Ref_Spe。本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的波长偏移校正方法。本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：本专利技术一实施例中的波长偏移校正方法构建了待校正光谱的多项式系数矩阵，该多项式系数矩阵和待校正光谱的强度密度函数相对应，通过该多项式系数矩阵的系数的调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波长偏移校正方法，其特征在于，包括：获取参考光谱Ref_Spe和待校正光谱Cur_Spe；计算待校正光谱Cur_Spe中每个像素的强度密度函数，得到多项式系数矩阵P_coef，所述多项式系数矩阵P_coef中的每一组多项式系数分别为待校正光谱Cur_Spe中的一个像素的强度密度函数的系数；确定像素偏移量范围；根据所述像素偏移量范围内的像素偏移量与所述多项式系数矩阵P_coef计算出每个像素偏移量对应的待审核光谱Cur_Spe’；确定和所述参考光谱Ref_Spe最接近的待审核光谱Cur_Spe’，得到最优像素偏移量；根据所述最优像素偏移量与所述多项式系数矩阵P_coef对待校正光谱Cur_Spe进行校正，得到波长偏移校正后的光谱。

【技术特征摘要】
1.一种波长偏移校正方法，其特征在于，包括：获取参考光谱Ref_Spe和待校正光谱Cur_Spe；计算待校正光谱Cur_Spe中每个像素的强度密度函数，得到多项式系数矩阵P_coef，所述多项式系数矩阵P_coef中的每一组多项式系数分别为待校正光谱Cur_Spe中的一个像素的强度密度函数的系数；确定像素偏移量范围；根据所述像素偏移量范围内的像素偏移量与所述多项式系数矩阵P_coef计算出每个像素偏移量对应的待审核光谱Cur_Spe’；确定和所述参考光谱Ref_Spe最接近的待审核光谱Cur_Spe’，得到最优像素偏移量；根据所述最优像素偏移量与所述多项式系数矩阵P_coef对待校正光谱Cur_Spe进行校正，得到波长偏移校正后的光谱。2.如权利要求1所述的波长偏移校正方法，其特征在于，所述确定和所述参考光谱Ref_Spe最接近的待审核光谱Cur_Spe’，得到最优像素偏移量包括：A1：计算每个像素偏移量对应的待审核光谱Cur_Spe’的待审核统计光谱Stat_Spe’；A2：计算每个所述待审核统计光谱Stat_Spe’的标准偏差；A3：寻找所述步骤A2中最小的标准偏差，所述最小的标准偏差对应的像素偏移量为最优像素偏移量；其中，待审核统计光谱Stat_Spe’＝Cur_Spe’-Ref_Spe；或者待审核统计光谱Stat_Spe’＝Cur_Spe’/Ref_Spe。3.如权利要求1所述的波长偏移校正方法，其特征在于，所述确定和所述参考光谱Ref_Spe最接近的待审核光谱Cur_Spe’，得到最优像素偏移量包括：B1：计算每个像素偏移量对应的待审核光谱Cur_Spe’与所述参考光谱Ref_Spe的相关系数；B2：寻找所述步骤B1中最大的相关系数，所述最大的相关系数对应的像素偏移量为最优像素偏移量。4.如权利要求1-3任意一项所述的波长偏移校正方法，其特征在于，还包括：判断所述待校正光谱Cur_Spe是否需要剔除异常像素点，如需要，则根据所述待校正光谱Cur_Spe和所述参考光谱Ref_Spe计算统计光谱Stat_Spe；计算所述统计光谱Stat_Spe的中位数Med与标准偏差SD，并确定置信区间，根据所述置信区间剔除所述待校正光谱Cur_Spe中的异常像素点，保留所述待校正光谱Cur_Spe中的有效像素点；其中，统计光谱Stat_Spe＝Cur_Spe-Ref_Spe；或者统计光谱Stat_Spe＝Cur_Spe/Ref_Spe。5.如权利要求1所述的波长偏移校正方法，其特征在于，所述计算待校正光谱Cur_Spe中每个像素的强度密度函数的方法为抛物线插值法或线性插值法。6.一种波长偏移校正装...

【专利技术属性】
技术研发人员：于丙文，陈挺，常红旭，郑磊落，刘文龙，冯雨晨，方博凡，
申请(专利权)人：浙江全世科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33