[发明专利]一种拉曼成像信号提取与后处理方法

说明书

一种拉曼成像信号提取与后处理方法，包括如下步骤：1)从拉曼成像仪器中获得拉曼光谱信号；2)对所有的光谱谱图求平均谱图，并选择待观察物质的特征谱峰范围，从平均谱图中截取特定区域；3)根据步骤2)选出的特定区域，从所有拉曼光谱y_i,j中截取待观察物质的特征谱峰范围；4)将每个拉曼光谱截取的谱峰数据(步骤3)所得)依次与平均谱图截取的谱峰数据(步骤2)所得)做相关运算，并取相关函数R_i,j(τ)的最大值a_i,j；5)对所有的a_i,j进行后处理，获得{b_i,j}；6)将{b_i,j}归一化到0‑255之间，并平均分为若干份，每一份采用不同的颜色表征，根据{b_i,j}的坐标画出拉曼成像色彩图。本发明所提出的方法，仅涉及简单的加乘运算，计算速度较快，适合用于快速拉曼成像信号处理上。

技术领域

本发明涉及拉曼信号处理领域，特别是一种拉曼成像信号提取与后处理方法。

背景技术

作为一种分子振动光谱技术，拉曼光谱的指纹图谱特点使得其成为鉴别物质的一种重要工具。近年来，因无需标记、非侵入等优点，拉曼成像在生物和医学诊断领域受到广泛关注。借助于拉曼光谱仪器的改进(如多点同时扫描的线聚焦模式等)，拉曼成像质量和成像速度都有了质的改善和提高，能够在数分钟内实现成像分析而用于活体成像。

通常，获得高质量拉曼成像图的前提是提供低噪声水平的拉曼谱图。对于大部分样品，延长采谱时间，可有效降低仪器的随机背景噪声的同时有效保留样品的拉曼信号。然而，采谱时间的延长，会降低拉曼成像的实时性，使得对被测目标的在线跟踪变得十分困难。即便对于一些能够在短时间里获得低噪声水平的拉曼谱图，由于需要先对单个谱图数据进行去噪、背景扣除和谱峰选取及强度测量等步骤，因此，通常情况下，拉曼成像结果的获得需要一定的处理时间，很难进行实时在线跟踪的拉曼成像分析，进而无法对感兴趣区域进行准确定位以深入研究。

目前，在拉曼成像信号处理中普遍采用的算法有Savitzky-Go l ay(SG)、有限长单位冲击响应滤波、小波转换、因子分析和维纳滤波等。这些算法各有优缺点和适用范围，但一个共同的不足在于，这些方法均需要较多的计算量和计算时间，难以实现拉曼成像的实时在线分析。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种拉曼成像信号的提取与后处理方法，能够在有效抑制噪声并成像的同时，保证计算的速度。

本发明采用如下技术方案：

一种拉曼成像信号提取与后处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)从拉曼成像仪器中获得拉曼光谱信号，其包含m×n个光谱谱图{y_i,j},1≤i≤m,1≤j≤n组成，i为行数，j为列数，m为成像的行数，n为成像的列数，y_i,j为向量；

2)对所有的光谱谱图求平均谱图y，并选择待观察物质的特征谱峰范围，从平均谱图中截取特定区域；

3)根据步骤2)选出的特定区域，从所有拉曼光谱y_i,j中截取带观察物质的特征谱峰范围；

4)将每个拉曼光谱截取的谱峰数据(步骤3)所得)依次与平均谱图截取的谱峰数据(步骤2)所得)做相关运算，并取相关函数R_i,j(τ)的最大值a_i,j；

5)对所有的a_i,j进行后处理，获得{b_i,j}；

6)将{b_i,j}归一化到0-255之间，并平均分为若干份，每一份采用不同的颜色表征，根据{b_i,j}的坐标画出拉曼成像色彩图。