[发明专利]分段两点相关自线性光谱基线校正方法

说明书

技术领域

本发明属于光谱分析测量技术领域，具体涉及一种分段两点相关自线性光谱基线校正方法。

背景技术

傅里叶变换红外光谱(FTIR)是20世纪80年代兴起的一种分析技术，被广泛应用于石油、化工、环境、空间技术、资源勘探等领域进行物质的分子结构及含量进行定性与定量分析。然而光谱仪属于光学仪器其涉及的部件较多，这些部件易受环境因素的影响，例如环境温度、湿度及振动等因素的微小变化都会使采集的干涉图和光谱图波动与漂移；另外，光谱仪在长时间连续工作时易出现光谱基线漂移，甚至非线性畸变，导致分析结果可能出现较大偏差，严重影响其在工业现场的推广应用。因此，目前该类仪器大部分应用于实验室环境进行物质的测试及分析，在实验室有多种光谱基线的校正方法，如重新扫描背景、利用仪器提供分析软件手动进行基线校正等等方法。然而，在工业现场，尤其是实时应用场合，面对海量数据很难对原始光谱一一进行基线校正，同时如果重新进行背景的扫描，必然停止仪器的数据采集，造成实时数据获取的中断，也将带来巨大的经济损失。因此，在实时工业应用场合，迫切需要提供对基线漂移、畸变能够进行快速判定及校正的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种分段两点相关自线性光谱基线校正方法，提高光谱定性、定量分析的准确性，提高光谱分析中组分的识别精度；省时、省力，降低对光谱操作员或者分析员的技术要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，分段两点相关自线性光谱基线校正方法，该校正方法包括如下步骤：

步骤一、确定对所有目标组分都不敏感或者灵敏度非常低的谱图区间作为非敏感区；

步骤二、分别计算每一个非敏感区的透射率光谱值的均值，并确定出每一个非敏感区内与对应的所述透射率光谱值的均值最接近的谱线a，确定谱线a的光谱值，并将谱线a作为对应非敏感区内选中的谱线；

步骤三、分别选取相邻两个谱线a，计算相邻两个谱线a间区域的基线校正常数值和相关系数；两端区域的基线校正常数值和相关系数与其相邻的区域相一致。

进一步地，该方法还包括步骤四：由步骤三中所得的基线校正常数值和相关系数进行对应区域的基线校正。

进一步地，该步骤一的具体过程如下：根据目标组分的标准光谱图库，搜寻待分析目标组分中对所有目标组分都不敏感或者灵敏度非常低的谱图区间作为非敏感区，设非敏感区的个数为N个；

进一步地，该步骤二的具体过程如下：在步骤一中所述的每个非敏感区，提取任意两个相邻波段区间的谱线值，按照计算方程式(1)计算该非敏感区的透射光谱值的均值，按照计算方程式(2)找出各个波段区间内最接近透射光谱值的均值的谱线序号作为该波段区间中的谱线序号；

计算方程式(1)和(2)如下：

R_i＝mean(T_i(num_starti:num_stopi))(1)；

T_mini(num_mini)＝min(1-R_i)(2)

其中：R_i表示第i个非敏感区间的对应的透射光谱值的均值；

T_i(num_starti:num_stopi)表示第i个非敏感区间的对应的谱线光谱值；

num_starti表示第i个非敏感区的起始谱线序号；

num_stopi表示第i个非敏感区的结束谱线序号；

num表示谱图中谱线序号；

num_mini表示第i个非敏感区间内的最接近该区透射光谱值的均值的谱线序号；

T_mini表示最小的透射光谱值；

上述i＝1，2，…，N；i表示第几个非敏感区间的序号。

进一步地，该步骤三的具体过程如下：由步骤二中所得的非敏感区的透射光谱值的均值和波段区间中的谱线序号，按照计算方程式(3)和(4)计算出基线校正算法中的参数，即常数值和相关系数；计算方程式(3)和(4)如下：

constant_j＝1-R_i+num_mini*(R_i+1–R_i)/(num_mini+1-num_mini)(3)