[发明专利]移动窗口光谱角制图算法及乳粉非定向筛查方法

说明书

本发明公开了移动窗口光谱角制图算法及乳粉非定向筛查方法，主要涉及乳粉筛查技术领域。步骤包括：拉曼点扫描成像装置扫描获得矩阵像素点的拉曼光谱数据；将参考光谱数据使用半窗宽为W，步长为S的移动窗口进行分段，获得N个窗口，并对应获得N个窗口的分段参考光谱χr；对每个像素点的拉曼光谱数据使用半窗宽为W，步长为S的移动窗口进行分段，获得N个窗口，并对应获得N个窗口的分段分析光谱X；每个像素点使用光谱角制图算得N个光谱相似度值Dsam。本发明的有益效果在于：实现实现准确、操作简便、适用范围广的检测。

技术领域

本发明涉及乳粉筛查技术领域，具体是移动窗口光谱角制图算法及乳粉非定向筛查方法。

背景技术

乳粉在经济和贸易中占有重要地位，因此其由经济利益驱使的掺假行为十分猖獗，严重的损害了人民的利益，甚至危害到婴幼儿的生命健康。我国目前的食品安全检测标准方法仅仅针对已知危害物质制定其限量标准。然而，不法商贩为逃避监管，会使用其他可替代化学品，而新型化学性有害物质层出不穷，不可能逐一建立检测标准。因此，针对可能存在未知掺杂物的乳粉，发展大规模非定向筛查技术，检测其质量安全，成为目前社会发展的一大紧迫需求。

目前常用的乳粉检测手段主要基于色谱、质谱技术，虽然灵敏度高，但其需要繁琐的前处理工序，对检测人员要求高，对仪器成本要求高，不适宜用作大规模的快速筛查。拉曼高光谱成像技术，有效结合微区分析和大面积扫描的特性，可同时获取包括位置信息和光谱信息的三维数据立方体。相比于传统的拉曼光谱，不会忽略乳粉的非均匀特异性，而且大面积扫描可以提升其检测灵敏度。因此，十分适用于作为乳粉非定向筛查的检测技术。

传统的光谱角制图方法，通过计算两向量间的夹角来度量光谱间的相似性，夹角越小，两光谱越相似。传统的光谱角制图算法是使用整条被测样品光谱与另外一条参考光谱进行对比，通过比对被测乳粉与正常乳粉的拉曼光谱，计算其光谱夹角，夹角越小，表示越相似，通过设置合理阈值，可得知其是否掺杂。而乳粉中绝大部分掺杂物的拉曼光谱是具有尖锐峰的含氮化合物，当使用整条谱峰对比，极易忽略低浓度掺杂物的光谱信息，造成方法检测灵敏度不高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供移动窗口光谱角制图算法及乳粉非定向筛查方法，它通过在光谱角制图中加入移动窗口的改进，提升其检测灵敏度，使其更加适用于乳粉的非定向筛查，实现实现准确、操作简便、适用范围广的检测。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

移动窗口光谱角制图算法，包括以下步骤：

拉曼点扫描成像装置扫描获得矩阵像素点的拉曼光谱数据；

将参考光谱数据使用半窗宽为W，步长为S的移动窗口进行分段，获得N个窗口，并对应获得N个窗口的分段参考光谱χr，所述步长S小于半窗宽W；

对每个像素点的拉曼光谱数据使用半窗宽为W，步长为S的移动窗口进行分段，获得N个窗口，并对应获得N个窗口的分段分析光谱X；

每个像素点使用光谱角制图算得N个光谱相似度值Dsam。

进一步的，CCD检测器扫描获得矩阵像素点的拉曼光谱数据包括：

每个像素点的所述拉曼光谱数据是从200cm^-1到2200cm^-1波数范围内共1024个变量的拉曼高光谱数据；

所述矩阵像素点是通过设置积分时间为600ms，激光功率100mW，采集区域为30mm×30mm，二维位移平台步长0.3mm，采集获得100×100共10000个像素点。