[发明专利]一种基于低通滤波的自适应拉曼光谱基线校正方法

说明书

本申请公开了一种基于低通滤波的自适应拉曼光谱基线校正方法，包括：获取多组分气体原始拉曼光谱数据，记为y₀；给定需进行基线校正的拉曼峰的频移；将滤波的截止频率设置为最低值；根据截止频率计算滤波器参数；根据滤波器参数，对y₀进行低通滤波，滤波后的数据记为y₁；采用y₁对y₀进行基线扣除，得到的数据记为y₂；利用高斯拟合计算给定拉曼频移处的拉曼峰强，判断计算的拉曼峰强是否满足收敛条件，满足收敛条件时输出基线校正后的数据y₂。本发明对不同谱峰进行针对性的基线校正，且关键参数可进行自选取，自动达到最优基线校正效果。

技术领域

本发明属于拉曼光谱物质检测技术领域，涉及一种基于低通滤波的自适应拉曼光谱基线校正方法。

背景技术

拉曼光谱法在物质检测与分析中具有广泛的应用，待测物在经过拉曼光谱测量后可获取其原始谱图，然而在原始谱图中除了待测物的拉曼谱峰外，还存在由待测物荧光、光谱仪杂散光、探测器固有信号等因素引起的光谱基线。为准确计算待测物拉曼峰的强度(峰高或峰面积)进而对待测物进行准确的定量分析，原始拉曼光谱需进行基线校正。

拉曼光谱基线校正算法的中，参数的选取决定了基线校正的效果，进而影响峰强的计算与待测物的定量分析。

现有拉曼光谱基线校正方法需要人工进行参数选取，选取的参数取决于操作人员的经验，使基线校正的准确性不足。此外，现有拉曼光谱基线校正方法往往使用同一条基线校正整张光谱。然而拉曼光谱各处的数据特征可能不同，若使用同一条基线校正完整光谱，则即使在最佳算法参数的情况下，依然会使谱图中部分谱峰的校正效果不佳。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本申请提供一种基于低通滤波的自适应拉曼光谱基线校正方法，对不同谱峰进行针对性的基线校正，且关键参数可进行自选取，自动达到最优基线校正效果。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种基于低通滤波的自适应拉曼光谱基线校正方法，包括以下步骤：

步骤1：获取多组分气体原始拉曼光谱数据，记为y₀；

步骤2：给定需进行基线校正的拉曼峰的频移；

步骤3：将滤波的截止频率f_c设置为最低值；

步骤4：根据截止频率f_c计算滤波器参数；

步骤5：根据步骤4的滤波器参数，对y₀进行低通滤波，滤波后的数据记为 y₁；

步骤6：对步骤1原始拉曼光谱数据进行基线扣除，得到的数据记为y₂，y₂＝ y₀–y₁；

步骤7：利用高斯拟合计算步骤2给定拉曼频移处的拉曼峰强，判断计算的拉曼峰强是否满足收敛条件：

若不满足收敛条件且截止频率未达到最大值，则提升截止频率f_c并返回步骤 4；若不满足收敛条件且截止频率已达到最大值，则放宽收敛条件并返回步骤3；若满足收敛条件则输出基线校正后的数据y₂。

本发明进一步包括以下优选方案：

优选地，采用的滤波器为巴特沃斯滤波器。

优选地，步骤4中，利用butter函数计算得到滤波器参数B和A；

则滤波器为L＝1-A^-1B。