[發明專利]一種基于低通濾波的自適應拉曼光譜基線校正方法

有效

• 申請號: 202110528093.5
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113324971B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 陳偉根;王品一;王建新;萬福;李劍;王飛鵬;黃正勇;王強;譚亞雄;潘建宇
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 王萍;肖繼軍

本申請公開了一種基于低通濾波的自適應拉曼光譜基線校正方法，包括：獲取多組分氣體原始拉曼光譜數據，記為y₀；給定需進行基線校正的拉曼峰的頻移；將濾波的截止頻率設置為最低值；根據截止頻率計算濾波器參數；根據濾波器參數，對y₀進行低通濾波，濾波后的數據記為y₁；采用y₁對y₀進行基線扣除，得到的數據記為y₂；利用高斯擬合計算給定拉曼頻移處的拉曼峰強，判斷計算的拉曼峰強是否滿足收斂條件，滿足收斂條件時輸出基線校正后的數據y₂。本發明對不同譜峰進行針對性的基線校正，且關鍵參數可進行自選取，自動達到最優基線校正效果。

技術領域

本發明屬于拉曼光譜物質檢測技術領域，涉及一種基于低通濾波的自適應拉曼光譜基線校正方法。

背景技術

拉曼光譜法在物質檢測與分析中具有廣泛的應用，待測物在經過拉曼光譜測量后可獲取其原始譜圖，然而在原始譜圖中除了待測物的拉曼譜峰外，還存在由待測物熒光、光譜儀雜散光、探測器固有信號等因素引起的光譜基線。為準確計算待測物拉曼峰的強度(峰高或峰面積)進而對待測物進行準確的定量分析，原始拉曼光譜需進行基線校正。

拉曼光譜基線校正算法的中，參數的選取決定了基線校正的效果，進而影響峰強的計算與待測物的定量分析。

現有拉曼光譜基線校正方法需要人工進行參數選取，選取的參數取決于操作人員的經驗，使基線校正的準確性不足。此外，現有拉曼光譜基線校正方法往往使用同一條基線校正整張光譜。然而拉曼光譜各處的數據特征可能不同，若使用同一條基線校正完整光譜，則即使在最佳算法參數的情況下，依然會使譜圖中部分譜峰的校正效果不佳。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本申請提供一種基于低通濾波的自適應拉曼光譜基線校正方法，對不同譜峰進行針對性的基線校正，且關鍵參數可進行自選取，自動達到最優基線校正效果。

為了實現上述目標，本發明采用如下技術方案：

一種基于低通濾波的自適應拉曼光譜基線校正方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取多組分氣體原始拉曼光譜數據，記為y₀；

步驟2：給定需進行基線校正的拉曼峰的頻移；

步驟3：將濾波的截止頻率f_c設置為最低值；

步驟4：根據截止頻率f_c計算濾波器參數；

步驟5：根據步驟4的濾波器參數，對y₀進行低通濾波，濾波后的數據記為 y₁；

步驟6：對步驟1原始拉曼光譜數據進行基線扣除，得到的數據記為y₂，y₂＝ y₀–y₁；

步驟7：利用高斯擬合計算步驟2給定拉曼頻移處的拉曼峰強，判斷計算的拉曼峰強是否滿足收斂條件：

若不滿足收斂條件且截止頻率未達到最大值，則提升截止頻率f_c并返回步驟 4；若不滿足收斂條件且截止頻率已達到最大值，則放寬收斂條件并返回步驟3；若滿足收斂條件則輸出基線校正后的數據y₂。

本發明進一步包括以下優選方案：

優選地，采用的濾波器為巴特沃斯濾波器。

優選地，步驟4中，利用butter函數計算得到濾波器參數B和A；

則濾波器為L＝1-A^-1B。