[發明專利]一種三維熒光光譜尋峰方法

有效

• 申請號: 201910294859.0
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109884022B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 賈濱洋;趙飛翔;劉明哲;賴承鉞
• 申請（專利權）人: 成都市環境保護科學研究院;成都理工大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 鐘顯毅

本發明公開了一種三維熒光光譜尋峰方法，主要解決現有的人工目測尋峰方法存在的耗時長，效率低及效果不好等問題。該方法(S1)首先將三維熒光光譜數據矩陣X進行標準化處理；(S2)將標準化處理后的三維熒光光譜生成等高線圖；(S3)用戶根據需求選擇不同的尋峰模式對等高線圖進行處理；(S4)根據選擇的尋峰模式確定尋峰區域并進行尋峰；(S5)根據尋峰方法的軟件處理程序將尋到的峰與已記錄的峰進行比較，然后將非重復的新峰進行記錄，直到將所有的峰都尋到后結束尋峰。通過上述方案，本發明達到了耗時短、精確度高的目的，具有很高的實用價值和推廣價值。

技術領域

本發明屬于三維熒光光譜的定量分析技術領域，具體地講，是涉及一種三維熒光光譜尋峰方法。

背景技術

天然水體中溶解性有機物的含量相當豐富，其來源主要為水體中動、植物和微生物的降解及陸源環境的輸入，其主要成分包括腐殖酸、富里酸、多環芳烴、脂類和氨基酸等。借助溶解性有機物的種類及含量信息，研究者們可以研究人類活動對水環境中的各種有機、無機污染物在水環境中的遷移、轉化和降解的影響，進而制定更加合理的水環境保護措施。由于水體中可溶解性有機物的種類繁雜，不同種類的可溶解性有機物間還夾雜有復雜的化學反應，因此現有的一些常規的分析方法并不能充分實現對這種復雜的多組分混合物進行分析。

三維熒光光譜技術的出現為充分提取水體中可溶解性有機物包含的信息提供了一個可行的路線。三維熒光光譜技術通過不斷改變激發波長來獲得一系列熒光發射光譜，由各個激發波長下的發射光譜進行合并，構成熒光激發－發射光譜矩陣即三維熒光光譜。通過該光譜矩陣產生的以激發波長ex為橫軸、以發射波長em為縱軸的等高線圖被稱為樣品的“指紋圖”，不同的水體有其獨特的“指紋圖”，研究者可通過不同的化學計量方法對其進行信息提取。

三維熒光光譜峰的位置和強度與水體中可溶解性有機物的種類和含量具有緊密相關性。因此在研究三維熒光光譜時，精確定位其上各峰的位置及熒光強度對定量分析水體中可溶解性有機物是具有重要應用價值的。目前，三維熒光光譜的研究者定位光譜中峰的位置的方式一般是目測估計圖像中峰的大致區域，然后手動在矩陣數據中尋找熒光強度最大的點作為峰。該方式雖然能夠在一定程度上保證精確度，但效率很低，在批量操作時十分費時，同時往往會由于人工誤判導致噪聲峰被選為信號峰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三維熒光光譜尋峰方法，主要解決現有的人工目測尋峰方法存在的耗時長，效率低及效果不好等問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種三維熒光光譜尋峰方法，包括如下步驟：

(S1)首先將三維熒光光譜數據矩陣X進行標準化處理；

(S2)將標準化處理后的三維熒光光譜生成等高線圖；

(S3)用戶根據需求選擇不同的尋峰模式對等高線圖進行處理；

(S4)根據選擇的尋峰模式確定尋峰區域并進行尋峰；

(S5)根據尋峰方法的軟件處理程序將尋到的峰與已記錄的峰進行比較，然后將非重復的新峰進行記錄，直到將所有的峰都尋到后結束尋峰。

進一步地，所述步驟(S1)中標準化處理是對三維熒光光譜數據矩陣X中的每一個元素進行標準化得到新的標準化三維熒光光譜數據矩陣X′，其中，X′中每一個元素都等于X中相同位置元素除以X中對應的激發波長ex＝355nm和發射波長em＝400nm的元素。

進一步地，所述步驟(S3)中尋峰模式包括手動尋峰模式和自動尋峰模式。

進一步地，所述手動尋峰模式包括如下步驟：

(A1)用戶根據目測在等高線圖中標注一個點作為峰的位置，并以該點作為模糊峰；

(A2)找出等高線圖中的n個模糊峰；