一种去除光谱基线的方法技术

技术编号:22782654 阅读:79 留言:0更新日期:2019-12-11 03:43
本发明专利技术公开一种去除光谱基线的方法,属于光谱分析技术领域。首先读取原始数据;再找到光谱基线趋势的拐点;接着拟合每个区域内的光谱基线;最后用原始数据减去各个区域的拟合光谱基线,实现光谱基线校正。通过把光谱基线划分若干个区域,再对各个区域内的光谱基线进行多项式拟合,实现扣除光谱基线的算法。无需事先设置任何参数,并且对所有不同基线趋势的光谱基线都适用。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种去除光谱基线的方法
本专利技术涉及光谱分析
,特别涉及一种去除光谱基线的方法。
技术介绍
目前已经有不少学术论文、专利发表了有关去除光谱基线的算法研究成果,其中比较常见的有:多项式迭代拟合法,小波变换法,一阶导数法等等。然而在实际中,这些方法都有各自的限制条件。多项式迭代拟合法需要事先设置多项式阶数,确定基线趋势。对于不同波长范围的多通道系统,噪声和杂散光干扰产生的基线趋势存在差异,无法统一用某一阶数的多项式完美拟合;小波变换法则需要设置好小波基种类,小波分解层数以及高频滤波阈值。但是哪种小波基种类或者多少分解层数适合具体实际中某一谱线,并没有文献指导,需要不断手动调整尝试,这为谱线的预处理工作带来了繁琐。虽然有文献比较了不同小波基以及不同分解层数对某一谱线的影响,最后得出在某参数下,去基线效果最好;然而其结论并没有推广到其他谱线,所以在实际中没有任何指导意义;对于一阶导数法,申请号为201410006439.5的专利技术专利公开了基于一阶导数寻峰和样条拟合的光谱基线校正方法,在其描述内,原始谱图实在过于简单,所用的谱线可以看成是二次多项式表达的基线再加上几个标准的高斯峰。然而在实际产生的谱线内,除了高斯峰形外,还可能存在肩峰,重叠峰,而一阶导数法无法识别这些肩峰,重叠峰,导致谱线失真变形。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种去除光谱基线的方法,以解决现有去除光谱基线的方法只能校正某一类型的基线趋势,或需要手动设置参数、处理效率低的问题。为解决上述技术问题,本专利技术提供一种去除光谱基线的方法,包括:步骤一,读取原始数据;步骤二,找到基线趋势的拐点;步骤三,拟合每个区域内的基线;步骤四,用原始数据减去各个区域的拟合基线,实现基线校正。可选的,所述原始数据包括若干个CCD采集数据。可选的,所述步骤二中根据光谱强度判断公式I(i)<I(i-1)<I(i-2)且I(i)<I(i+1)<I(i+2),找到基线趋势的拐点;其中I(i)为谱线中第i个采样点的光强值;I(i-1)为第i-1个采样点的光强值;I(i-2)为第i-2个采样点的光强值;I(i+1)为第i+1个采样点的光强值;I(i+2)为第i+2个采样点的光强值。可选的,在所述步骤二前,所述去除光谱基线的方法还包括:通过相邻采集点之间的强度值比较,找到谱线上所有的光强极小值所在的采集点;通过阈值判断公式,去除肩峰以及重叠峰上的光强极小值所在的采集点。可选的,根据光谱强度判断公式I(i)<I(i-1)<I(i-2)且I(i)<I(i+1)<I(i+2),找到谱线上的极小值。可选的,通过如下阈值判断公式去除肩峰以及重叠峰上的极小值:I肩峰,重叠峰>3/2*Imin;其中,I肩峰,重叠峰为肩峰,重叠峰上的光谱强度;Imin为所有采样点组成的光谱中的最小光强值。可选的,拟合每个区域内的光谱基线包括:根据所述步骤二中找到的n个拐点,将谱线划分为n-1个区域;在每个单独区域内,基线趋势为一次或二次曲线。在本专利技术中提供了一种去除光谱基线的方法,首先读取原始数据;再找到光谱基线趋势的拐点;接着拟合每个区域内的光谱基线;最后用原始数据减去各个区域的拟合光谱基线,实现光谱基线校正。通过把光谱基线划分若干个区域,再对各个区域内的光谱基线进行多项式拟合,实现扣除光谱基线的算法。无需事先设置任何参数,并且对所有不同基线趋势的光谱基线都适用。本专利技术具有以下有益效果:(1)无需手动设置参数,减少了预先设置,提高处理效率;(2)对任何类型的基线趋势,都能统一处理;(3)也能应用于含有肩峰和重叠峰的复杂谱线。附图说明图1是本专利技术提供的去除光谱基线的方法的流程示意图;图2是导入原始数据的示意图;图3是进行四倍插值的示意图;图4是得到光谱上所有极小值点的示意图;图5是去除肩峰以及重叠峰上的极小值点的示意图;图6是获得基线拐点的示意图;图7是各区域拟合拟合的示意图;图8是原始光谱基线校正的示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种去除光谱基线的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。实施例一本专利技术提供了一种去除光谱基线的方法,其流程如图1所示,包括如下步骤:步骤S11,读取原始数据;步骤S13,找到基线趋势的拐点;步骤S14,拟合每个区域内的基线;步骤S15,用原始数据减去各个区域的拟合基线,实现基线校正。首先,读取原始数据,该原始数据包括若干个CCD采集数据,需要知道每个CCD采集数据的大小及CDD个数,以便逐个对每个CDD的采集数据进行处理;接着,根据光谱强度判断公式I(i)<I(i-1)<I(i-2)且I(i)<I(i+1)<I(i+2),找到基线上的极小值;其中I(i)为谱线第i个采样点的光强值;I(i-1)为第i-1个采样点的光强值;I(i-2)为第i-2个采样点的光强值;I(i+1)为第i+1个采样点的光强值;I(i+2)为第i+2个采样点的光强值;去除肩峰以及重叠峰上的极小值,这些极小值会影响之后光谱基线趋势的判断,去除方法根据阈值判断公式:I肩峰,重叠峰>3/2*Imin;其中,I肩峰,重叠峰为肩峰,重叠峰上的光强值;Imin为所有采样点组成的光谱中的最小光强值;然后根据同样的光谱强度判断公式I(i)<I(i-1)<I(i-2)且I(i)<I(i+1)<I(i+2),找到基线趋势的拐点;同上,I(i)为谱线第i个采样点的光强值;I(i-1)为第i-1个采样点的光强值;I(i-2)为第i-2个采样点的光强值;I(i+1)为第i+1个采样点的光强值;I(i+2)为第i+2个采样点的光强值;拟合每个区域内的光谱基线;具体的,根据所述步骤二中找到的所有非肩峰或重叠峰的极小值所在的采集点,再次利用光谱强度判断公式,找到n个基线趋势拐点,将谱线划分为n-1个区域;在每个单独区域内,基线趋势为一次或二次曲线;最后用原始数据减去各个区域的拟合光谱基线,实现光谱基线校正。具体详细步骤如下:第一步:导入原始数据,如图2所示;第二步:进行四倍插值,如图3所示;第三步:通过光谱强度判断公式,得到光谱上所有极小值点,如图4所示;第四步:通过阈值判断公式,去除肩峰以及重叠峰上的极小值点,如图5所示;第五步:获得基线拐点,如图6所示;第六步:各区域拟合拟合,如图7所示;其中拟合基线为底部的加粗虚线,原始信号为细实线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种去除光谱基线的方法,其特征在于,包括:/n步骤一,读取原始数据;/n步骤二,找到基线趋势的拐点;/n步骤三,拟合每个区域内的基线;/n步骤四,用原始数据减去各个区域的拟合基线,实现基线校正。/n

【技术特征摘要】
1.一种去除光谱基线的方法,其特征在于,包括:
步骤一,读取原始数据;
步骤二,找到基线趋势的拐点;
步骤三,拟合每个区域内的基线;
步骤四,用原始数据减去各个区域的拟合基线,实现基线校正。


2.如权利要求1所述的去除光谱基线的方法,其特征在于,所述原始数据包括若干个CCD采集数据。


3.如权利要求1所述的去除光谱基线的方法,其特征在于,所述步骤二中根据光谱强度判断公式I(i)<I(i-1)<I(i-2)且I(i)<I(i+1)<I(i+2),找到基线趋势的拐点;其中I(i)为谱线中第i个采样点的光强值;I(i-1)为第i-1个采样点的光强值;I(i-2)为第i-2个采样点的光强值;I(i+1)为第i+1个采样点的光强值;I(i+2)为第i+2个采样点的光强值。


4.如权利要求1所述的去除光谱基线的方法,其特征在于,在所述步骤二前,所述去除光谱基线的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员:蔡正杰袁海军马建州
申请(专利权)人:无锡创想分析仪器有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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