[發明專利]標識光譜差異性的方法

有效

• 申請號: 201610192572.3
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105784637B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 姚志湘;粟暉
• 申請（專利權）人: 廣西科技大學
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標事務所(普通合伙) 45113
• 代理人: 周小芹

一種標識光譜差異性的方法，該方法為將譜圖定義多個不同尺度的移動窗口；在每個尺度下，計算窗口內互相比對的光譜的向量夾角值，通過移動窗口，得到整個光譜范圍的系列夾角值；再調整窗口大小，從而得到各個尺度下的完整譜線差異；然后，考察譜線不同位置和尺度的差異分布，由差異分布判斷譜線的一致性。本發明通過判斷測量光譜與標準光譜的一致性，可以實現近紅外光譜的定性判斷，所用設備簡單，成本低，而且增強了辨識的合理性，方法簡便直觀，便于理解。

技術領域

本發明涉及光譜學及儀器分析領域，特別是一種標識光譜差異性的方法。

背景技術

光譜是一種表達物質特性的手段，通常中紅外、拉曼等包含的清晰特征峰會被用來進行物質定性。但是近紅外光譜通常缺乏清晰的特征峰，影響到定性的準確性。目前，近紅外定性多采用模式識別方法，通過較為籠統的相關系數、夾角余弦值等相似系數判別。

由于近紅外光譜特征不顯著，儀器響應差異也會引起既有相似系數缺乏特異性。

以圖中所示譜線為例，圖1是樣本1在低光度值的譜線，圖2是樣本1疊加了一個其他響應峰（即樣本2）的譜線，圖3是儀器在大響應值下樣本1的譜線，圖4是將三張譜線放在一起進行對比，為了對比將圖3的響應值按比例做了縮小，在該圖4中，y1所示的譜線為樣本1的譜線，y2所示的譜線為樣本1的譜線，y3所示的譜線為樣本1大響應值按比例縮小的譜線。由圖中可以看出三條譜線不一致，圖2與圖1的差異由不同樣本導致，而圖3與圖1是同一樣本，由于儀器的非線性響應導致。

圖1與圖2的相關系數為0.9991，圖1與圖3的相關系數為0.9981，同一臺光譜儀對同一樣本的響應差異大于不同樣本的響應差異。如果以相關系數度量光譜一致性，根據相關系數判斷，將得到不合理的結論。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種標識光譜差異性的方法，以實現近紅外光譜的定性判斷。

解決上述技術問題的技術方案是：一種標識光譜差異性的方法，該方法為將譜圖定義多個不同尺度的移動窗口；在每個尺度下，計算窗口內互相比對的光譜的向量夾角值，通過移動窗口，得到整個光譜范圍的系列夾角值；再調整窗口大小，從而得到各個尺度下的完整譜線差異；然后，考察譜線不同位置和尺度的差異分布，由差異分布判斷譜線的一致性。

本發明的進一步技術方案是：該方法包括以下步驟：

S1. 選擇被比較的兩個譜圖；

S2.根據譜圖所包含的數據點數，分別以總數據點數的1/2、1/4、1/8、……、1/2ⁿ分割，最小尺度的移動窗口內包含8至10個數據點，定義不同尺度下的移動窗口大小；

S3.從最小尺度的移動窗口開始，從譜圖左端移動，計算移動窗口內兩條譜圖的向量夾角；

S4.將移動窗口移動至下一點，計算向量夾角，直至移動窗口移至譜圖右端；

S5. 將移動窗口移動計算得到的向量夾角保存至數據序列S_temp；

S6.選擇下一尺度的移動窗口，從譜圖左端移動，計算移動窗口內兩條譜圖的向量夾角，將移動窗口移動至下一點，計算向量夾角，直至移動窗口移至譜圖右端，將移動窗口移動計算得到的向量夾角保存至數據序列S_temp，重復步驟S6的以上操作，直至所有大小的移動窗口都完成計算，得到一個完整光譜在不同尺度下的向量夾角數據序列S_all；

S7.計算數據序列S_all的方差值D；

S8.將方差值D除以π/2，得到光譜差異系數τ ；