[發(fā)明專利]一種拉曼光譜數(shù)據(jù)的處理方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811533229.6
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109632761B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張健偉;段貴嬌;陳魯;張志彬;陳遲;霍劍
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東環(huán)凱微生物科技有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

本發(fā)明公開了一種拉曼光譜數(shù)據(jù)的處理方法及系統(tǒng)，方法包括以下步驟：通過拉曼光譜儀采集測試樣品的第一拉曼光譜數(shù)據(jù)；對所述第一拉曼光譜數(shù)據(jù)進行去本底處理得到第二拉曼光譜數(shù)據(jù)；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品的拉曼光譜數(shù)據(jù)庫和第二拉曼光譜數(shù)據(jù)，對測試樣品中的成分進行識別，得到識別結(jié)果。本發(fā)明通過對測試樣品的第一拉曼光譜數(shù)據(jù)進行去本底處理，得到第二拉曼光譜數(shù)據(jù)，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品的拉曼光譜數(shù)據(jù)庫和第二拉曼光譜數(shù)據(jù)，對測試樣品中的成分進行識別，得到識別結(jié)果，通過去本底處理，避免識別過程中本底光譜對測試結(jié)果的影響，保證識別結(jié)果的準(zhǔn)確性。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于光譜數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其是一種拉曼光譜數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

拉曼光譜分析技術(shù)是利用激光刺激被測樣品，被測樣品受激輻射拉曼信號，由于不同物質(zhì)的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)不同，使得樣品受激能夠產(chǎn)生特定的拉曼散射光譜，從而可以通過分析拉曼信號研究分子結(jié)構(gòu)和成分構(gòu)成。隨著激光技術(shù)和光電探測技術(shù)的進步，拉曼技術(shù)在成分檢測領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。近年來，國內(nèi)對食品藥品安全監(jiān)督的力度越來越大，相比較傳統(tǒng)氣相液相分析設(shè)備，采用拉曼光譜檢測設(shè)備進行成分檢測具有檢測周期短、成本低和攜帶方便的優(yōu)勢。但是，由于拉曼信號非常弱，尤其是小型輕量化設(shè)備的激光能量弱，其對散射光的收集能力也有限，導(dǎo)致探測器件得到的拉曼信號容易受到本底光譜、噪聲和雜散光的干擾，如果直接對探測器采集的數(shù)據(jù)進行處理和分析，則會影響對測試樣品進行成分判斷的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于：提供一種能有效地檢測出測試樣品中是否含有標(biāo)準(zhǔn)樣品成分的拉曼光譜數(shù)據(jù)的處理方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的第一種技術(shù)方案是：一種拉曼光譜數(shù)據(jù)的處理方法，包括以下步驟：

通過拉曼光譜儀采集測試樣品的第一拉曼光譜數(shù)據(jù)；

對所述第一拉曼光譜數(shù)據(jù)進行去本底處理得到第二拉曼光譜數(shù)據(jù)；

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品的拉曼光譜數(shù)據(jù)庫和第二拉曼光譜數(shù)據(jù)，對測試樣品中的成分進行識別，得到識別結(jié)果。

進一步地，所述對所述第一拉曼光譜數(shù)據(jù)進行去本底處理得到第二拉曼光譜數(shù)據(jù)，具體為：

通過高通濾波器矩陣和懲罰函數(shù)對第一拉曼光譜數(shù)據(jù)進行去本底處理，得到第二拉曼光譜數(shù)據(jù)，所述第二拉曼光譜數(shù)據(jù)的計算公式為：

其中，為第二拉曼光譜數(shù)據(jù)，y為第一拉曼光譜數(shù)據(jù)，x為迭代光譜數(shù)據(jù)，F(xiàn)(x)為評價函數(shù)，H為有限域高通濾波器矩陣，φ為懲罰函數(shù)，λ為權(quán)重系數(shù)，D_i為第i階微分，M為微分總階數(shù)，N_i為第i階微分?jǐn)?shù)據(jù)長度。

進一步地，所述有限域高通濾波器矩陣，通過以下步驟獲取：

獲取第一微分算子和截斷算子；

根據(jù)第一微分算子和截斷算子，得到第一增廣矩陣和第二增廣矩陣；

獲取延展模式變換矩陣；

根據(jù)第一增廣矩陣和延展模式變換矩陣，得到截斷矩陣；

根據(jù)第二增廣矩陣和延展模式變換矩陣，得到微分矩陣；

根據(jù)截斷矩陣和微分矩陣得到有限域高通濾波器矩陣。

進一步地，在對所述第一拉曼光譜數(shù)據(jù)進行去本底處理之前，還包括以下步驟：

根據(jù)拉曼光譜儀的波長分辨率計算波數(shù)最小分辨率，得到波數(shù)分度值，所述波數(shù)分度值的計算公式為：