[发明专利]基于插值法的激光诱导击穿光谱连续背景校正方法

说明书

本发明提供一种基于插值法的激光诱导击穿光谱连续背景校正方法，包括：S1，采集带有连续背景干扰的激光诱导击穿光谱，获取光谱强度值的所有极小值点，将极小值点按照波长从小到大排序；S2，定义一个窗口函数；S3，将窗口函数内N个极小值点按照光谱强度值从小到大排序，选取前面的M个极小值点并保存；将窗口函数由光谱数据的第一个极小值点开始滑动，每滑动一次做一次排序与选取处理；遍历所有极小值点后，将选取的点作为新的极小值点集；S4，对新的极小值点进行插值计算，插值结果用来估计连续背景；S5，依据估计的连续背景计算出信背比，将信背比最大时估计的连续背景作为最终的连续背景估计值。本发明可提高光谱分析的性能。

技术领域

本发明涉及对样品组成及含量分析等光谱技术领域，具体的说，是一种基于插值法的激光诱导击穿光谱连续背景校正方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种光谱分析技术，在对样品组成及含量分析领域具有广泛的应用。LIBS技术是利用激光照射被测物体表面产生等离子体来获取物质成分(定性分析)和浓度(定量分析)的分析技术。

LIBS相比于传统的光谱分析方法，具有实时、快速、无损或微损检测等特点。

LIBS技术分析的是原子或离子的发射光谱，而在高温等离子体条件下将会存在由分子、基团及环境影响形成的连续背景光谱，这些背景光谱的存在将严重干扰对光谱信息的提取。连续背景对于LIBS中定性尤其是定量分析等都具有一定的影响。基于以上，连续背景的校正是后续工作的前提和基础。

在LIBS分析中，对于连续背景的校正方法通常有洛伦兹拟合法，多项式拟合法和相邻点均值法，洛伦兹拟合是将谱峰看作洛伦兹线型，背景看作一个常数，对原始光谱数据进行最小二乘拟合，得到背景值。多项式拟合首先是找出光谱数据中极小值点，通过设定的相邻极小值点之间的变化率阈值，排除不需要的点。然后将保留下来的极小值点进行分段多项式拟合，拟合结果用来估计连续背景值。相邻点求均值首先也是找出光谱数据的极小值点，然后光谱中每个波段的相邻的若干个极小值的均值作为连续背景的估计值。

洛伦兹拟合法只能针对某个谱峰进行背景的估计，不能方便的应用到整个光谱波段。多项式拟合法和相邻点均值法在对连续背景估计时，可能会存在背景高估现象，降低了信背比。

发明内容

本发明为了克服在LIBS连续背景校正方法中现有的应用范围局限，可能存在的背景高估等现象，本发明目的在于提供一种基于插值法的激光诱导击穿光谱连续背景校正方法，具有快速检测与校正，实现过程简单，背景估计较充分等特点。本发明采用的技术方案是：

一种基于插值法的激光诱导击穿光谱连续背景校正方法，包括以下步骤：

步骤S1，采集带有连续背景干扰的激光诱导击穿光谱，获取光谱强度值的所有极小值点，将极小值点按照波长从小到大排序；

步骤S2，定义一个窗口函数，窗口函数定义如下：

其中rect(j,N)是一个函数值为1，边界为l,k的矩形函数；j表示极小值点位置；l和k分别表示窗口函数内起始和终止极小值点位置，N表示窗口函数内极小值点个数；

在定义好窗口函数后，接下来就可以选取在较大程度上符合连续背景特征的极小值点；

步骤S3，将窗口函数内N个极小值点按照光谱强度值从小到大排序，选取前面的M个极小值点并保存，M≤N，此为一次排序与选取处理；

将窗口函数由光谱数据的第一个极小值点开始滑动，每滑动一次做一次排序与选取处理；遍历所有极小值点后，将选取的点作为新的极小值点集；为保存数据的完整性，将光谱数据的起始点加入新的极小值点集中；