[发明专利]一种确定拉曼光谱信噪比的方法和系统

说明书

本发明涉及一种确定拉曼光谱信噪比的方法和系统。所述方法包括：获取待确定拉曼光谱中的拉曼信号；去除所述拉曼信号中的基线干扰，得到第一拉曼信号；采用高通滤波器滤除所述第一拉曼信号中的低频信号，得到所述第一拉曼信号的高频信号；所述高频信号为高频噪声；获取所述高频噪声的标准差和所述高频噪声中的最大高频噪声；获取高通滤波器的脉冲响应序列，并确定脉冲序列的模，进而，根据所述标准差确定第一标准差；获取所述最大高频噪声和所述第一标准差的比值，所述比值即为所述拉曼光谱的信噪比。本发明提供的确定拉曼光谱信噪比的方法和系统，能够提高拉曼光谱信噪比的评估准确性，且具有计算量少、操作简单的特点。

技术领域

本发明涉及信噪比评估技术领域，特别是涉及一种确定拉曼光谱信噪比的方法和系统。

背景技术

拉曼光谱是一种分子散射光谱，是对分子结构进行“指纹”识别的分析技术。拉曼散射是由光照射到物质上发生的非弹性散射，谱峰的位置和强度直接反映了物质的结构和含量信息，并且拉曼光谱具有快速、无损、样品无须预处理和可实现在线分析等优点，激光拉曼光谱分析技术正逐渐成为目前发展最快的技术之一。

但是在实际使用拉曼光谱仪对物质进行拉曼光谱分析时，拉曼光谱会受到多种干扰源干扰。干扰源主要包括：CCD探测器的散粒噪声、暗电流噪声及读出噪声，激发光源引入的发射噪声，样品本身、样品容器等的荧光和磷光背景、样品及周围环境的黑体辐射，环境中的宇宙射线等等，这些噪声都会干扰到拉曼散射信号，为后续的光谱处理带来问题。而衡量信号与噪声的比例，即信噪比，能够对信号质量的高低进行评估。并且，光谱信噪比越高，表示信号质量越高，即信号受到噪声的干扰小，光谱的信噪比越低，表示信号的质量越低，即信号受到噪声的干扰大。当信号与噪声处在同一量级时，即信噪比很低时，此时甚至已经无法区分噪声与信号了。因此，信噪比作为设备、光谱分析的基础指标之一，必须得到应有的高度重视。

由于噪声的来源多样且复杂随机，目前也没有国家标准或行业标准对信噪比的概念有明确规定，导致信噪比的定义方式多种多样，千差万别，如Schulze定义的信噪比如(1-8)式：

其中，S_max、S_min分别表示光谱的最大值和最小值，σ_N表示噪声的标准差。

Donoho定义信噪比为(1-9)式：

E_S表示光谱的能量，E_N表示噪声的能量。

Gao定义的信噪比为(1-10)：

SD_S表示光谱的标准差，σ_N表示噪声的标准差。

也有企业使用标准物质来定义信噪比的，如(1-11)所示：

I_peak表示主峰的强度，如苯甲腈的主峰1004cm-1强度，σ_N表示噪声的标准差。

综上，目前尚无一套统一而科学的信噪比定义和计算方法，而现有的定义方式和计算方法都存在一定的局限性。