[发明专利]基于太赫兹光谱的物质识别方法

说明书

本发明提供了一种基于太赫兹光谱的物质识别方法，用于对待测样品进行识别，包括如下步骤：步骤1，用太赫兹时域光谱系统扫描预定数量的已知样品；步骤2，对每个时域信号图谱进行预处理，得到每个时域信号图谱的归一化频谱；步骤3，将归一化频谱的时间采样频率映射到预定频率得到统一光谱；步骤4，将统一光谱作为特征向量，对SVM分类器进行训练；步骤5，采用任意一台太赫兹时域光谱系统对待测样品进行扫描，对得到的时域信号图谱进行预处理、采样频率映射；步骤6，用训练后的SVM分类器对待测样品的光谱进行分类，得到待测样品的名称。本发明提供的方法消除了仪器差异及主观差异，具有鲁棒性，能够广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种物质识别方法，具体涉及一种基于太赫兹光谱的物质识别方法。

背景技术

太赫兹波是频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，其波段位于微波与红外之间，具有丰富的科学意义和广阔的应用前景。太赫兹光子的能量只有毫电子伏特，不会因为电离而破坏被测物质，而且大多数极性分子在THz波段内能够产生共振、吸收能量并且被检测得到相应的光谱，因此太赫兹波谱为无损检测及物质识别提供了一种新的有效途径。

近年来，国内外多个研究机构对太赫兹光谱及基于太赫兹光谱的识别进行了研究。由于太赫兹光谱具有指纹谱的特性，物质的不同化学组成与光谱中的波峰位置具有一一对应的关系，因此太赫兹光谱能够用于进行物质种类的识别。

但是，实际应用过程中，由于太赫兹时域光谱系统的机器参数通常不相同，操作人员之间也存在主观差异，使得不同的太赫兹时域光谱系统对同一种样品的检测结果均存在一定差异。因此，现有的基于太赫兹光谱的识别方法往往需要将数据的来源范围限定在同一参数的仪器、甚至是同一台仪器中。这样的识别方法不具有鲁棒性，结果的准确度难以保障，也难以得到广泛的应用。

发明内容

为解决上述问题，提供一种具有鲁棒性的基于太赫兹光谱的识别方法，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种基于太赫兹光谱的物质识别方法，用于对待测样品进行识别，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，用太赫兹时域光谱系统扫描预定数量的已知样品，其中每个已知样品扫描预定次数，得到对应的预定数量的时域信号图谱；

步骤2，对每个时域信号图谱进行预处理，得到每个时域信号图谱的归一化频谱；

步骤3，将步骤2中得到的归一化频谱的时间采样频率映射到预定频率得到统一光谱；

步骤4，将步骤3得到的全部统一光谱作为特征向量，对SVM分类器进行训练，使其按照已知样品对统一光谱中的波谱数据进行分类，得到训练后的SVM分类器；

步骤5，采用任意一台太赫兹时域光谱系统对待测样品进行扫描得到待测样品的时域信号图谱，对该时域信号图谱进行步骤2的预处理得到待测样品的归一化频谱，再将该归一化频谱映射至预定频率得到待测样品的统一光谱；

步骤6，用步骤4得到的训练后的SVM分类器对步骤5得到的统一光谱进行分类，得到待测样品的名称。

本发明提供的基于太赫兹光谱的物质识别方法，还可以具有如下技术特征：

其中，步骤2包括如下子步骤：

步骤2.1，根据已知样品的时域参考信号和时域实际信号的反射峰位置差异，去掉时域信号图谱中的反射峰，得到去反射峰的时域信号图谱；

步骤2.2，将步骤2.1中得到的去反射峰的时域信号图谱进行快速傅里叶变换，然后根据布朗-博朗定律计算已知样品的相对吸收系数，使时域信号图谱转换为吸收系数频谱；

步骤2.3，截取吸收系数频谱有效频域范围内的相对吸收系数，得到反映已知样品特征信息的有效频谱；