[发明专利]一种基于离散极大值的太赫兹吸收峰位提取方法

说明书

本发明公开了一种基于离散极大值的太赫兹吸收峰位提取方法。太赫兹吸收系数光谱中的特征吸收峰在光谱含峰目标物的鉴定研究中起到重要作用，所以特征吸收峰的识别及特征吸收峰位的确定是鉴定研究中的必需工作。所述伴随拐点法主要通过搜寻太赫兹吸收系数光谱中存在的拐点以及伴随拐点对，从而得到原始太赫兹吸收系数谱图对应的基线谱以及差谱，然后根据离散极大值法确定差谱中的峰位信息，即为物质原始谱图的吸收峰位。本发明方法有助于搜寻物质的太赫兹吸收系数谱图中存在的弱峰，通过特征吸收峰实现对物质的信息提取和精准判别，从而提升太赫兹技术对物质的检出效率。

技术领域

本发明涉及太赫兹吸收光谱吸收峰位判别问题，尤其是涉及一种基于伴随拐点法的太赫兹光谱吸收峰特征提取方法。

背景技术

太赫兹等光谱中的特征吸收峰在光谱含峰目标物的鉴定研究中起着重要作用，在一些应用中，人们利用光谱峰宽、光谱峰的幅值等有关于峰的特征信息对物质进行检测。所以特征吸收峰的识别及特征吸收峰位的确定是鉴定研究中的必需工作。目前并没有公认的特征吸收峰识别和峰位确定方法，大多使用非计算机自主识别的肉眼识别法，这种方法显然会带有一定的主观性，甚至有时还会带有一定的随意性，可能会按照某种研究需要故意对某些明显的吸收峰避而不见。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于离散极大值的太赫兹吸收峰位提取方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于离散极大值的太赫兹吸收峰位提取方法，针对原始太赫兹吸收系数谱图，采用差分方法近似计算原始太赫兹吸收系数谱图中每个频率点的一阶和二阶导数，从而得到其一阶和二阶导数谱；根据每个数据点的一阶和二阶导数数值，利用伴随拐点法寻找和判定原始太赫兹吸收系数谱图中的所有拐点及其类别；根据拐点类别，确定在原始太赫兹吸收系数谱图上的所有伴随拐点对，并利用直线方程来获得在伴随区间内数据点的基数谱数据；然后通过差分的方式计算得到原始太赫兹吸收系数谱图与基线谱的差谱，最后利用离散极大值法寻找差谱中所有峰位。

进一步地，所述基于离散极大值的太赫兹吸收峰位提取方法具体包括以下子步骤：

(1)采样获取样品的原始太赫兹吸收系数谱图：将样品放置在太赫兹时域光谱系统的样品架上并固定；采用太赫兹时域光谱系统对样品进行检测，得到样品的时域光谱数据；其次通过快速傅里叶变换将样品的时域光谱数据转化得到样品的频域谱图，最后利用公式(a)和(b)计算得到样品的太赫兹吸收系数α(ω)和折射率n(ω)，得到原始太赫兹吸收系数谱图；。

所述太赫兹吸收系数α(ω)和折射率n(ω)的计算方法如公式(a)和(b)所示：

其中c表示光速，d表示样本厚度，ω表示角频率，ρ(ω)表示样本和参考信号的频域信号幅值之比，和分别表示样本和空白对照的透射信号经过傅里叶变换后的相位角。

(2)计算步骤(1)输出的原始太赫兹吸收系数谱图中每个数据点的一阶和二阶导数；

(3)寻找步骤(1)输出的原始太赫兹吸收系数谱图中的全部拐点；

(4)判断步骤(3)寻找的全部拐点的拐点类别，并将各拐点标记类别：若该点的二阶导数由正转负，一阶导数由递增转为递减，则标记此拐点为起势拐点；若该点的二阶导数由负转正，一阶导数由递减转为递增，则标记此拐点为落势拐点。

(5)确立步骤(3)得到的全部拐点中的各伴随拐点对：从小到大依次遍历已标记类别的各拐点的横坐标，将依次先后连续出现的起势拐点和落势拐点均作为一对伴随拐点，并将该起势拐点和落势拐点的横坐标分别作为左端点和右端点；如果首个拐点属于落势拐点或者最后一个拐点属于起势拐点，则略过此拐点，因为在检测频率范围内无法找到与其配对形成伴随区间的拐点。

(6)针对步骤(5)得到的每一对伴随拐点，在其伴随区间内构造经过该区间的两个拐点的直线方程。