[发明专利]一种三维荧光光谱寻峰方法

说明书

本发明公开了一种三维荧光光谱寻峰方法，主要解决现有的人工目测寻峰方法存在的耗时长，效率低及效果不好等问题。该方法(S1)首先将三维荧光光谱数据矩阵X进行标准化处理；(S2)将标准化处理后的三维荧光光谱生成等高线图；(S3)用户根据需求选择不同的寻峰模式对等高线图进行处理；(S4)根据选择的寻峰模式确定寻峰区域并进行寻峰；(S5)根据寻峰方法的软件处理程序将寻到的峰与已记录的峰进行比较，然后将非重复的新峰进行记录，直到将所有的峰都寻到后结束寻峰。通过上述方案，本发明达到了耗时短、精确度高的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明属于三维荧光光谱的定量分析技术领域，具体地讲，是涉及一种三维荧光光谱寻峰方法。

背景技术

天然水体中溶解性有机物的含量相当丰富，其来源主要为水体中动、植物和微生物的降解及陆源环境的输入，其主要成分包括腐殖酸、富里酸、多环芳烃、脂类和氨基酸等。借助溶解性有机物的种类及含量信息，研究者们可以研究人类活动对水环境中的各种有机、无机污染物在水环境中的迁移、转化和降解的影响，进而制定更加合理的水环境保护措施。由于水体中可溶解性有机物的种类繁杂，不同种类的可溶解性有机物间还夹杂有复杂的化学反应，因此现有的一些常规的分析方法并不能充分实现对这种复杂的多组分混合物进行分析。

三维荧光光谱技术的出现为充分提取水体中可溶解性有机物包含的信息提供了一个可行的路线。三维荧光光谱技术通过不断改变激发波长来获得一系列荧光发射光谱，由各个激发波长下的发射光谱进行合并，构成荧光激发－发射光谱矩阵即三维荧光光谱。通过该光谱矩阵产生的以激发波长ex为横轴、以发射波长em为纵轴的等高线图被称为样品的“指纹图”，不同的水体有其独特的“指纹图”，研究者可通过不同的化学计量方法对其进行信息提取。

三维荧光光谱峰的位置和强度与水体中可溶解性有机物的种类和含量具有紧密相关性。因此在研究三维荧光光谱时，精确定位其上各峰的位置及荧光强度对定量分析水体中可溶解性有机物是具有重要应用价值的。目前，三维荧光光谱的研究者定位光谱中峰的位置的方式一般是目测估计图像中峰的大致区域，然后手动在矩阵数据中寻找荧光强度最大的点作为峰。该方式虽然能够在一定程度上保证精确度，但效率很低，在批量操作时十分费时，同时往往会由于人工误判导致噪声峰被选为信号峰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维荧光光谱寻峰方法，主要解决现有的人工目测寻峰方法存在的耗时长，效率低及效果不好等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种三维荧光光谱寻峰方法，包括如下步骤：

(S1)首先将三维荧光光谱数据矩阵X进行标准化处理；

(S2)将标准化处理后的三维荧光光谱生成等高线图；

(S3)用户根据需求选择不同的寻峰模式对等高线图进行处理；

(S4)根据选择的寻峰模式确定寻峰区域并进行寻峰；

(S5)根据寻峰方法的软件处理程序将寻到的峰与已记录的峰进行比较，然后将非重复的新峰进行记录，直到将所有的峰都寻到后结束寻峰。

进一步地，所述步骤(S1)中标准化处理是对三维荧光光谱数据矩阵X中的每一个元素进行标准化得到新的标准化三维荧光光谱数据矩阵X′，其中，X′中每一个元素都等于X中相同位置元素除以X中对应的激发波长ex＝355nm和发射波长em＝400nm的元素。

进一步地，所述步骤(S3)中寻峰模式包括手动寻峰模式和自动寻峰模式。

进一步地，所述手动寻峰模式包括如下步骤：

(A1)用户根据目测在等高线图中标注一个点作为峰的位置，并以该点作为模糊峰；

(A2)找出等高线图中的n个模糊峰；