一种光谱基线校正方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光谱基线校正方法及系统。所述光谱基线校正方法包括：获取测量光谱；对所述测量光谱进行形态学处理，得到光谱基线；根据所述测量光谱初始化截断光谱；判断所述光谱基线与所述截断光谱的模长是否大于模长阈值，若是，根据所述多段截断光谱确定线性结构体；根据所述线性结构体对所述测量光谱重新进行形态学处理，得到新的光谱基线；若否，确定所述光谱基线为校正后的光谱基线。采用本发明专利技术所提供的光谱基线校正方法及系统，能够提高校正光谱基线的校正精度。

【技术实现步骤摘要】
一种光谱基线校正方法及系统
本专利技术涉及光谱基线校正领域，特别是涉及一种光谱基线校正方法及系统。
技术介绍
光谱学是光学的一个分支学科，它主要研究各种物质的光谱的产生及其同物质之间的相互作用。光谱是电磁辐射按照波长的有序排列，根据实验条件的不同，各个辐射波长都具有各自的特征强度；光谱学的研究已有一百多年的历史了；1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的，这是可算是最早对光谱的研究。光谱学的最大特色之一是许多不可接触和不许损伤的对象，别的仪器和别的方法无能为力时，可以用光谱方法解决问题。典型的如天文对象、高温物体(火焰之类)、放电气体等，可以说，在分子和原子层次上物质作分析研究，主要是用光谱方法。但是，得到的红外光谱信号并不能直接用来分类识别，由于采集到的光谱信号往往包含了基线和噪声，对光谱特征的识别分类造成很大干扰，因而要采用预处理方法消除这些干扰的影响。基线校正有多种方法，如频率分析、曲线拟合等。频率分析认为基线是一个缓变信号，光谱峰值是中间特征，而噪声是高频信息，通过频域滤波的方式达到去除基线的目的。曲线拟合是另外一种常用的基线校正方法，该方法采用最小二乘拟合原理，根据拟合数据点和原始数据点的最小均方差达到拟合基线的目的，该方法的最大特点是简单，把拟合的曲线作为基线，直接从测量光谱上减掉，但是由于光谱特征峰的存在，拟合的基线会出现向特征峰位置的整体漂移，因而简单的拟合曲线并不能很好地拟合基线；在原来的曲线拟合的基础上，人们研究了迭代拟合曲线的方法，该方法通过设定自动阈值代替信号峰部分，得到截断曲线，并对其进行继续拟合，反复操作曲线拟合和阈值截断直到彻底消除信号峰的影响，得到正确的基线估计，但这种方法的缺点是基线与实测数据有关，特别是在光谱两端会产生拟合偏差(形态上表现为拟合光谱的“翘起”)，光谱基线校正精度低，影响了光谱特征的识别和定量分析。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光谱基线校正方法及系统，以解决现有技术中光谱基线校正精度低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种光谱基线校正方法，包括：获取测量光谱；对所述测量光谱进行形态学处理，得到光谱基线；所述形态学处理包括开运算处理以及闭运算处理；根据所述测量光谱初始化截断光谱；所述截断光谱为所述测量光谱截取的一部分光谱；所述测量光谱具有多段截断光谱；所述截断光谱的光谱维度与所述光谱基线的光谱维度相同；判断所述光谱基线与所述截断光谱的模长是否大于模长阈值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示为所述光谱基线与所述截断光谱的模长大于模长阈值，根据所述多段截断光谱确定线性结构体；所述线性结构体为关于所述测量光谱的二维矩阵；根据所述线性结构体对所述测量光谱重新进行形态学处理，得到新的光谱基线；若所述第一判断结果表示为所述光谱基线与所述截断光谱的模长不大于模长阈值，确定所述光谱基线为校正后的光谱基线。可选的，所述对所述测量光谱进行形态学处理，得到光谱基线，具体包括：获取第一固定系数；根据所述第一固定系数确定第二固定系数；所述第一固定系数与所述第二固定系数之和等于1；对所述测量光谱进行开运算处理，确定开运算光谱；对所述测量光谱进行闭运算处理，确定闭运算光谱；根据所述第一固定系数、第二固定系数、开运算光谱以及闭运算光谱确定光谱基线。可选的，所述根据所述第一固定系数、第二固定系数、开运算光谱以及闭运算光谱确定光谱基线，具体包括：根据公式Bs＝TopS×q+BopS×(1-q)确定光谱基线；其中，Bs为光谱基线，TopS为开运算光谱，BopS为闭运算光谱，q为第一固定系数，(1-q)为第二固定系数。可选的，所述根据所述多段截断光谱确定线性结构体，具体包括：获取所述多段截断光谱的最小值的第一绝对值以及所述多段截断光谱的最大值的第二绝对值；判断所述第一绝对值是否大于所述第二绝对值，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示为所述第一绝对值大于所述第二绝对值，确定所述测量光谱的特征峰为向上的发射峰，并确定所述测量光谱与所述光谱基线之间的最大值为拦截光谱；若所述第二判断结果表示为所述第一绝对值不大于所述第二绝对值，确定所述测量光谱的特征峰为向下的吸收峰，并确定所述测量光谱与所述光谱基线之间的最小值为拦截光谱；根据所述拦截光谱确定光谱斜率；根据所述光谱斜率确定线性结构体。一种光谱基线校正系统，包括：测量光谱获取模块，用于获取测量光谱；第一形态学处理模块，用于对所述测量光谱进行形态学处理，得到光谱基线；所述形态学处理包括开运算处理以及闭运算处理；截断光谱初始化模块，用于根据所述测量光谱初始化截断光谱；所述截断光谱为所述测量光谱截取的一部分光谱；所述测量光谱具有多段截断光谱；所述截断光谱的光谱维度与所述光谱基线的光谱维度相同；第一判断模块，用于判断所述光谱基线与所述截断光谱的模长是否大于模长阈值，得到第一判断结果；线性结构体确定模块，用于若所述第一判断结果表示为所述光谱基线与所述截断光谱的模长大于模长阈值，根据所述多段截断光谱确定线性结构体；所述线性结构体为关于所述测量光谱的二维矩阵；第二形态处理模块，用于根据所述线性结构体对所述测量光谱重新进行形态学处理，得到新的光谱基线；校正后的光谱基线确定模块，用于若所述第一判断结果表示为所述光谱基线与所述截断光谱的模长不大于模长阈值，确定所述光谱基线为校正后的光谱基线。可选的，所述第一形态学处理模块具体包括：第一固定系数获取单元，用于获取第一固定系数；第二固定系数确定单元，用于根据所述第一固定系数确定第二固定系数；所述第一固定系数与所述第二固定系数之和等于1；开运算光谱确定单元，用于对所述测量光谱进行开运算处理，确定开运算光谱；闭运算光谱确定单元，用于对所述测量光谱进行闭运算处理，确定闭运算光谱；光谱基线确定单元，用于根据所述第一固定系数、第二固定系数、开运算光谱以及闭运算光谱确定光谱基线。可选的，所述光谱基线确定单元具体包括：光谱基线确定子单元，用于根据公式Bs＝TopS×q+BopS×(1-q)确定光谱基线；其中，Bs为光谱基线，TopS为开运算光谱，BopS为闭运算光谱，q为第一固定系数，(1-q)为第二固定系数。可选的，所述线性结构体确定模块具体包括：绝对值获取单元，用于获取所述多段截断光谱的最小值的第一绝对值以及所述多段截断光谱的最大值的第二绝对值；第二判断单元，用于判断所述第一绝对值是否大于所述第二绝对值，得到第二判断结果；第一拦截光谱确定单元，用于若所述第二判断结果表示为所述第一绝对值大于所述第二绝对值，确定所述测量光谱的特征峰为向上的发射峰，并确定所述测量光谱与所述光谱基线之间的最大值为拦截光谱；第二拦截光谱确定单元，用于若所述第二判断结果表示为所述第一绝对值不大于所述第二绝对值，确定所述测量光谱的特征峰为向下的吸收峰，并确定所述测量光谱与所述光谱基线之间的最小值为拦截光谱；光谱斜率确定单元，用于根据所述拦截光谱确定光谱斜率；线性结构体确定单元，用于根据所述光谱斜率确定线性结构体。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种光谱基线校正方法及系统，从光谱形态入手，提出自适应基线校正方法，能够自动计算基线且在光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光谱基线校正方法，其特征在于，包括：获取测量光谱；对所述测量光谱进行形态学处理，得到光谱基线；所述形态学处理包括开运算处理以及闭运算处理；根据所述测量光谱初始化截断光谱；所述截断光谱为所述测量光谱截取的一部分光谱；所述测量光谱具有多段截断光谱；所述截断光谱的光谱维度与所述光谱基线的光谱维度相同；判断所述光谱基线与所述截断光谱的模长是否大于模长阈值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示为所述光谱基线与所述截断光谱的模长大于模长阈值，根据所述多段截断光谱确定线性结构体；所述线性结构体为关于所述测量光谱的二维矩阵；根据所述线性结构体对所述测量光谱重新进行形态学处理，得到新的光谱基线；若所述第一判断结果表示为所述光谱基线与所述截断光谱的模长不大于模长阈值，确定所述光谱基线为校正后的光谱基线。

【技术特征摘要】
1.一种光谱基线校正方法，其特征在于，包括：获取测量光谱；对所述测量光谱进行形态学处理，得到光谱基线；所述形态学处理包括开运算处理以及闭运算处理；根据所述测量光谱初始化截断光谱；所述截断光谱为所述测量光谱截取的一部分光谱；所述测量光谱具有多段截断光谱；所述截断光谱的光谱维度与所述光谱基线的光谱维度相同；判断所述光谱基线与所述截断光谱的模长是否大于模长阈值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示为所述光谱基线与所述截断光谱的模长大于模长阈值，根据所述多段截断光谱确定线性结构体；所述线性结构体为关于所述测量光谱的二维矩阵；根据所述线性结构体对所述测量光谱重新进行形态学处理，得到新的光谱基线；若所述第一判断结果表示为所述光谱基线与所述截断光谱的模长不大于模长阈值，确定所述光谱基线为校正后的光谱基线。2.根据权利要求1所述的光谱基线校正方法，其特征在于，所述对所述测量光谱进行形态学处理，得到光谱基线，具体包括：获取第一固定系数；根据所述第一固定系数确定第二固定系数；所述第一固定系数与所述第二固定系数之和等于1；对所述测量光谱进行开运算处理，确定开运算光谱；对所述测量光谱进行闭运算处理，确定闭运算光谱；根据所述第一固定系数、第二固定系数、开运算光谱以及闭运算光谱确定光谱基线。3.根据权利要求2所述的光谱基线校正方法，其特征在于，所述根据所述第一固定系数、第二固定系数、开运算光谱以及闭运算光谱确定光谱基线，具体包括：根据公式Bs＝TopS×q+BopS×(1-q)确定光谱基线；其中，Bs为光谱基线，TopS为开运算光谱，BopS为闭运算光谱，q为第一固定系数，(1-q)为第二固定系数。4.根据权利要求1所述的光谱基线校正方法，其特征在于，所述根据所述多段截断光谱确定线性结构体，具体包括：获取所述多段截断光谱的最小值的第一绝对值以及所述多段截断光谱的最大值的第二绝对值；判断所述第一绝对值是否大于所述第二绝对值，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示为所述第一绝对值大于所述第二绝对值，确定所述测量光谱的特征峰为向上的发射峰，并确定所述测量光谱与所述光谱基线之间的最大值为拦截光谱；若所述第二判断结果表示为所述第一绝对值不大于所述第二绝对值，确定所述测量光谱的特征峰为向下的吸收峰，并确定所述测量光谱与所述光谱基线之间的最小值为拦截光谱；根据所述拦截光谱确定光谱斜率；根据所述光谱斜率确定线性结构体。5.一种光谱基线校正系统，其特征在于，包括：测量光谱获取模块，用于获取测量光谱；第一形态学处理模块，用于对所述测量光谱进行形态学处理，得到光谱基线；所述形态学处理包括开运算...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔方晓，李大成，李扬裕，王安静，吴军，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34