[发明专利]一种基于高斯多峰拟合的光谱解析方法

摘要

本发明公开一种基于高斯多峰拟合的光谱解析方法，先确定含待定高斯特征参数的吸收拟合函数，对拟合误差进行数学建模，然后确定迭代初值单元的中心坐标和迭代步长，持续迭代、比较、改变迭代步长直至求得最优拟合误差，再由最优拟合误差反推出相应分割单元中心坐标值，即待求高斯特征参数，确定吸收拟合函数，从而将混合光谱分解成多个分峰。本发明优点是：高斯函数曲线和光谱数据曲线具有很好的亲和性，可以表达谱图中峰形、峰高和峰位等具有明确物理意义的参数；将混合吸收光谱曲线分解为若干个高斯函数曲线，可以保持原始光谱数据的有效信息，将原始光谱数据统一为少量唯一确定的高斯特征参数，实现简化光谱数据、研究精细结构的目的。

主权项

1.一种基于高斯多峰拟合的光谱解析方法，其特征在于，用于海水水质吸收光谱的解析；先确定含有待定高斯特征参数的吸收拟合函数，并对拟合误差进行数学建模，然后确定迭代初值单元的中心坐标和迭代步长，通过持续迭代、比较、改变迭代步长直至求得最优拟合误差，再根据最优拟合误差反推出相应分割单元中心坐标值，即待求高斯特征参数，确定吸收拟合函数，从而将混合光谱分解成多个高斯分峰，具体包括以下步骤：(1)确定含有待定高斯特征参数的吸收拟合函数：式中，λ为混合光谱数据中横坐标值波长，a_j、b_j、c_j为高斯特征参数,n为高斯函数个数；(2)对拟合误差进行数学建模：式中，Q为拟合误差，y_i表示混合光谱数据纵坐标值，为吸收拟合函数值，m为在混合光谱数据中取值个数；(3)确定迭代初值单元的中心坐标和迭代步长：在拟合过程中，将待求高斯特征参数对应到w维空间中，设定迭代初值、迭代步长；(4)空间分割：以当前迭代步长为单位分割，分割单元即以当前迭代步长为边长的小w维空间；(5)假定当前迭代初值单元的中心坐标对应的Q值为当前最小值，然后与所有相邻的分割单元中心坐标对应的Q值作比较；(6)若找到更小Q值，则把此处Q值作为最小Q值，空间不变，把此处中心坐标作为迭代初值，增长迭代步长，返回到步骤(4)；(7)若找不到更小Q值，则保留原Q值为最小Q值，将当前分割单元作为空间，迭代初值不变，缩短迭代步长，返回到步骤(4)；(8)重复步骤(4)‑(7)，持续迭代、比较、改变迭代步长，直至求得最小Q值或符合误差要求的Q值后停止迭代，即得最优拟合误差minQ(a_jb_jc_j)(j＝1,2,3,…,n)；再通过最优拟合误差返回当前分割单元中心坐标值(a_j,b_j,c_j)(j＝1,2,3,…,n),即为所求高斯特征参数；(9)根据求得的高斯特征参数(a_j,b_j,c_j)(j＝1,2,3,…,n)画出n个高斯函数曲线，即为混合吸收光谱的分峰，这n个高斯函数曲线的叠加即为吸收拟合函数曲线。