[发明专利]基于除谱的拉曼光谱荧光背景扣除方法

说明书

基于除谱的拉曼光谱荧光背景扣除方法，步骤为：采集样品的原始拉曼光谱及拉曼位移；获取位移拉曼光谱、匹配拉曼光谱以及匹配拉曼位移；基于前述步骤得到的匹配拉曼光谱和位移拉曼光谱，计算位移拉曼除谱；观察位移拉曼除谱中正负峰的位置，确定拉曼谱峰区域，并将匹配拉曼光谱中的非拉曼谱峰区域划分为若干光谱区域；在匹配拉曼光谱中除去拉曼谱峰区域，然后根据光谱区域的划分结果对已除去拉曼谱峰区域后的匹配拉曼光谱进行分段拟合，得到估计荧光背景；根据匹配拉曼光谱及估计荧光背景，计算扣除荧光背景后的拉曼光谱。本发明利用位移除谱来实现拉曼光谱荧光背景的扣除，具有应用范围广的特点，且算法简单、价格低廉、人为误差较小。

技术领域

本发明属于数据处理技术领域，特别涉及一种拉曼光谱的荧光背景扣除方法。

背景技术

在拉曼光谱技术的实际应用中，拉曼光谱常常会伴随很强的荧光背景。例如骨液、人类血浆、人类皮肤和药品等生物/医学相关样品的拉曼光谱就伴随着很强的荧光背景，荧光背景的存在会导致拉曼信号被淹没在荧光背景中。为了获得拉曼信号，需要对拉曼光谱的荧光背景进行扣除。目前已有很多方法被提出并用于扣除拉曼光谱中的强荧光背景。常用的荧光背景扣除方法主要包括以下几种：基于样品预处理的方法、基于拉曼光谱和荧光光谱特性差异的方法和基于数据分析的方法。

基于样品预处理的方法主要包括样品过滤法以及光漂白法(样品长时间照射)。样品过滤法需要过滤掉样品中产生荧光的物质，光漂白法是通过长时间光照样品来破坏荧光分子。这些方法可能会使样品的物种组成或物质结构发生变化，而且不适用于待测体系本身就有很强荧光的拉曼信号的应用场景。

基于拉曼光谱和荧光光谱的特性差异的方法应用广泛且种类众多。例如，基于拉曼光谱和荧光光谱产生时间的不同，人们提出了时间分辨拉曼光谱的方法——通常荧光信号滞后于拉曼信号，因此可利用超短脉冲激光、ICCDs或克尔门等时间分辨装置将荧光背景扣除。人们还基于拉曼光谱和荧光背景偏振特性的不同提出了偏振调制技术分辨拉曼光谱的方法——拉曼光信号通常为偏振光，而荧光是非偏振光，因此可利用偏振片将荧光背景扣除。人们还基于拉曼光谱和荧光背景的来源不同提出了改变激发光波长分辨拉曼光谱的方法——大多数物质很少吸收紫外和红外光，使用紫外或者红外光激发可以有效扣除荧光背景。还有基于当激发光波长移动一个微小的量时荧光光谱几乎不变但拉曼光谱会随之有一定位移的特性，人们提出了移动激发拉曼差谱方法——通过把激发波长调整一个很小的位移扣除荧光背景。但是以上方法都要配备特制的实验设备，这些实验设备通常结构复杂，价格昂贵，难以推广应用。

基于数据分析的方法包括频域滤波法、小波变换法及曲线拟合法。其中，频域滤波法和小波变换法是通过域-频域变化，以滤波的方式将荧光背景扣除，这两种方法近十几年内几乎没有得到任何发展和应用。曲线拟合法是目前最为常见的且应用范围最广的一种方法，其采用多项式曲线通过迭代优化的方式拟合背景基线，最后将拟合所得的基线从原始拉曼光谱中扣除。基于数据分析的方法在背景估计时会产生误差，不适用于需要对一些光谱细节做更进一步讨论的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于除谱的拉曼光谱荧光背景扣除方法，可解决现有方法存在的成本高、适用范围窄的问题。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

基于除谱的拉曼光谱荧光背景扣除方法，包括以下步骤：

采集样品的原始拉曼光谱I(λ)以及拉曼位移λ；