[發明專利]一種基于Laplacian-Markov場的光譜恢復方法

有效

• 申請號: 201210475610.8
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN103134789A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 張天序;李姣;顏露新;劉海;朱虎;馬金鳳;張力;彭凡
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G06F17/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種基于Laplacian-Markov場的光譜恢復方法，按照以下步驟進行：

（1）對離散化的光譜進行歸一化處理得到歸一化后光譜強度f_i，i＝1,2,3…n，n為光譜總數；

（2）計算歸一化后光譜強度f_i的一階導數f_i′；

（3）計算每一個光譜點f_i的鄰域f_i-3，f_i-2，f_i-1，f_i，f_i+1，f_i+2，f_i+3]的標準差S_i，從中找出最大標準差S_max和最小標準差S_min，構建n×n維加權矩陣Q，加權矩陣Q的對角線元素其余元素置0，其中，ln為自然對數，e為自然常數；

（4）采用分裂迭代法求解拉曼光譜：

（41）初始化分裂法求解參數：光譜初始值f⁰＝f，過度去噪補償初始值b⁰＝0，替代變量初始值d⁰＝0，迭代次數k＝0；

（42）更新計算f^k+1和d^k+1：

fk+1=fk+Δt(▿E(f‾)),]]>▿E(f‾)=HTQTQ(Hf‾-g)+β(dk-Df‾-bk)]]>

其中，max為求取最大值，H為儀器響應函數，H^T為H的轉置，Δt為時間步長，光譜的n×n維差分矩陣歸一化后光譜強度集i＝1,2,…,n，正則參數λ∈(0,1)和β∈(0,1)；

（43）更新計算b^k+1＝b^k+((Df)^k+1-d^k+1)；

（44）判斷f^k+1是否滿足迭代停止條件(‖f^k+1-f^k‖/‖f^k‖)＞ε，ε為迭代停止閾值，若不滿足，則返回步驟（42），否則輸出拉曼光譜f^k+1。

2.根據權利要求1所述的光譜恢復方法，其特征在于，所述儀器響應函數H為高斯函數或洛倫茲函數。

3.一種基于Laplacian-Markov場的光譜恢復系統，包括

第一模塊，用于對離散化的光譜進行歸一化處理得到歸一化后光譜強度f_i，i＝1,2,3…n，n為光譜總數；

第二模塊，用于計算歸一化后光譜強度f_i的一階導數f_i′；

第三模塊，用于計算每一個光譜點f_i的鄰域[f_i-3，f_i-2，f_i-1，f_i，f_i+1，f_i+2，f_i+3]的標準差S_i，從中找出最大標準差S_max和最小標準差S_min，構建n×n維加權矩陣Q，加權矩陣Q的對角線元素其余元素置0，其中，ln為自然對數，e為自然常數；

第四模塊，用于采用分裂迭代法求解拉曼光譜，包括：

第一子模塊，用于初始化分裂法求解參數：光譜初始值f⁰＝f，過度去噪補償初始值b⁰＝0，替代變量初始值d⁰＝0，迭代次數k＝0；

第二子模塊，用于更新計算f^k+1和d^k+1：

fk+1=fk+Δt(▿E(f‾)),]]>▿E(f‾)=HTQTQ(Hf‾-g)+β(dk-Df‾-bk)]]>

其中，max為求取最大值，H為儀器響應函數，H^T為H的轉置，Δt為時間步長，光譜的n×n維差分矩陣歸一化后光譜強度集i＝1,2,…,n，正則參數λ∈(0,1)和β∈(0,1)；

第三子模塊，用于更新計算b^k+1＝b^k+((Df)^k+1-d^k+1)；

第四子模塊，用于判斷f^k+1是否滿足迭代停止條件(‖f^k+1-f^k‖/‖f^k‖)＞ε，ε為迭代停止閾值，若不滿足，則返回步驟（42），否則輸出拉曼光譜f^k+1。