CN105637360B - 波形中的峰值端点检测方法及检测装置 - Google Patents

波形中的峰值端点检测方法及检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种波形中的峰值端点检测方法及检测装置。峰值端点检测装置，包括：波形形状分析部、峰顶位置获取部，分别获取峰值检测对象波形的拐点提取波形、峰顶位置；基准值获取部，在峰值检测对象波形的峰顶位置的左右侧中任一侧，检测拐点提取波形的极大值及获得极大值的横轴的位置；相对阈值计算部，将极大值乘以具有规定的0至1之间的值的相对阈值率而计算相对阈值；以及峰值端点位置检测部，以获得极大值的横轴的位置为基点，在远离与峰顶位置相对应的横轴的位置的方向上，检测出拐点提取波形的值下降至相对阈值为止的最早的点作为峰值端点的横轴位置，并检测出与峰值端点的横轴位置相对应的峰值检测对象波形上的点作为峰值端点。

Description

波形中的峰值端点检测方法及检测装置
技术领域
本发明涉及一种对色谱(chromatogram)或质量色谱(mass chromatogram)中的峰值的起点及终点(以下，将它们合称为“峰值端点”)进行检测的方法。而且，除了色谱以外，还涉及一种在需要检测峰值端点的领域内的峰值端点检测方法。
背景技术
当基于色谱或光谱(spectrum)等的峰值进行试料的定性分析或定量分析时，首先，确定其峰值端点，并通过由此划定的峰值的峰值宽度或峰值强度、峰值面积等的数值来进行定量分析。此时，通过利用高斯型函数或洛伦茨力型函数等已知函数形式对所测定的峰值波形进行近似(拟合(fitting))，而使得峰值端点的确定变得容易，峰值宽度或峰值强度、峰值面积等的数值也可容易地算出。
但是，色谱或光谱等的峰值波形作为如已知的函数形式般的典型的曲线而获得的情况少，有时会存在相当于背景(back ground)成分的基线(base line)上升或下降的基线漂移(base line drift)。并且，由于来自于测定中所使用的检测器的噪声等各种噪声成分的原因，有时在基线附近会产生微小的凹凸。如此，通过测定而获得的波形无法作为平滑的曲线而获得，这是使定量分析的精度变差的原因之一。
并且，峰值的基线通常是以连结峰值的起点(上升位置)及终点(下降位置)的线段来规定。峰值的基线的检测精度会对峰值面积的值带来直接影响，因此未适当地设定基线，即，未适当地确定峰值的起点及终点，也是使定量分析的精度变差的原因之一。
因此，为了提高定量分析的精度，谋求即使当存在基线漂移时，也可适当地确定峰值的起点及终点。
作为即使存在基线漂移，也排除其影响，而确定峰值的起点及终点的方法，有如下方法：如图1所示，求出峰值波形10的二阶微分波形12，根据噪声的推定强度等针对二阶微分的值而确定某个阈值13，并根据二阶微分波形12与所述阈值13的关系来确定峰值波形10的峰值的起点14及终点15(参照非专利文献1)。具体而言，在二阶微分波形12中，在远离在下跌部(dip)16的左右侧产生的左极大点峰值17A及右极大点峰值17B(相当于峰值波形10的拐点(inflection point))的下跌部16之侧的底部，将与阈值13相交的点确定为起点14及终点15。基线11是连结起点14及终点15的线段。
此处，将在纵轴方向上以规定的倍率伸缩的多个峰值波形示于图2。如上所述，针对所有峰值一律应用某个阈值22，当在多个峰值波形中，检测出低倍率侧的峰值波形20及高倍率侧的峰值波形21的峰值的起点及终点时，低倍率侧的峰值波形20的峰值的起点及终点分别成为A及A'，而高倍率侧的峰值波形21的峰值的起点及终点分别成为D及D'，峰值的起点及终点因峰值波形的倍率而不同。因此，存在无法确保在定量分析中制作标准曲线时重要的在以规定的倍率伸缩的峰值间的峰值面积的线形性。
并且，图2的峰值波形是一方具有曳尾(tailing)的非对称峰值波形的示例。通过具有曳尾，而使低倍率侧的峰值波形20与高倍率侧的峰值波形21的终点A'及D'间的距离长于起点A及D间的距离。当如此在峰值形状中具有曳尾或尖端(leading)等的非对称性时，存在所检测的峰值的起点及终点与峰顶位置侧大幅偏离的倾向，有时会对峰值面积的再现性造成不良影响。再者，所谓“峰顶位置”，是指峰值强度最大的点。在此，“峰顶位置是峰值强度最大的点”并不严格限定是数学上的最高，而是还包括峰值强度在大体上最高的情况。
如此，在针对所有峰值一律应用某个阈值的现有方法中，有时无法高精度地检测峰值的起点及终点等峰值端点，而使得定量分析的精度变差。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：美国热电(Thermo)(戴安(DIONEX))软件海报(Software Posters)：DIONEX“色谱峰值集成的免除(Taking the Pain Out of Chromatographic PeakIntegration)”，[线上(online)]，2009年，戴安公司(Dionex Corporation)，[2013年7月23日检索]，互联网＜URL：http：//www.dionex.com/en-us/webdocs/77494-PO-HPLC-LPN2297-01-Chrome.pdf＞
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明所要解决的问题在于提供一种高精度地检测峰值端点的方法及装置，以提高定量分析的精度。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题而完成的本发明的峰值端点检测方法包括如下步骤：
a)获取峰值检测对象波形的拐点提取波形；
b)获取所述峰值检测对象波形的峰顶位置；
c)在所述峰值检测对象波形的所述峰顶位置的左右侧中的任一侧，检测所述拐点提取波形的极大值及获得所述极大值的横轴的位置；
d)所述极大值乘以具有规定的0至1之间的值的相对阈值率而计算出相对阈值；以及
e)以获得所述极大值的横轴的位置为基点，在远离与所述峰顶位置相对应的横轴的位置的方向上，检测出所述拐点提取波形的值下降至所述相对阈值为止的最早的点作为峰值端点的横轴位置，并检测出与所述峰值端点的横轴位置相对应的所述峰值检测对象波形上的点作为峰值端点。
此处，所谓“拐点提取波形”，是指可提取峰值检测对象波形的拐点的波形，例如，可使用峰值检测对象波形的二阶微分波形。而且，也可以使用已实施具有低阻滤波器(low-cut filter)或带通滤波器(bandpass filter)的性质的频率滤波器、用于峰值检测的非线性滤波器等的滤波器处理的波形，即使用具有滤波结果归类为二阶微分波形的性质的波形。
在所述方法中是在峰顶位置的左右侧中的任一侧进行处理，当然，也可以在左右两侧进行同样的处理。
本发明的峰值端点检测方法也可以更包括如下步骤：
f)当所述峰顶位置的切线与邻接于所述峰值检测对象波形的其它峰值相交时，求出最靠近所述峰顶位置的交点；以及
g)当所述峰值端点的横轴位置处于所述峰顶位置和与所述交点相对应的所述横轴的区间之外时，将所述峰值端点修正至所述交点位置。
本发明的峰值端点检测方法也可以更包括如下步骤：
h)计算所述峰值检测对象波形的峰值下侧的凸包(convex hull)；以及
i)将所述峰值端点修正为所述峰值检测对象波形与所述凸包相接的点之中最靠近所述峰顶位置的左右侧的点。
此处，所谓“峰值检测对象波形的峰值下侧的凸包”，是指从峰值下侧以将峰值包进去的方式展开一张虚拟的薄片(sheet)时，将所述薄片与峰值检测对象波形相抵接的多个点彼此连结的直线的集合。
并且，为了解决所述问题而完成的本发明的峰值端点检测装置包括：
a)波形形状分析部，获取峰值检测对象波形的拐点提取波形；
b)峰顶位置获取部，获取所述峰值检测对象波形的峰顶位置；
c)基准值获取部，在所述峰值检测对象波形的所述峰顶位置的左右侧中的任一侧，检测所述拐点提取波形的极大值及获得所述极大值的横轴的位置；
d)相对阈值计算部，所述极大值乘以具有规定的0至1之间的值的相对阈值率而计算相对阈值；以及
e)峰值端点位置检测部，以获得所述极大值的横轴的位置为基点，在远离与所述峰顶位置相对应的横轴的位置的方向上，检测出所述拐点提取波形的值下降至所述相对阈值为止的最早的点作为峰值端点的横轴位置，并检测出与所述峰值端点的横轴位置相对应的所述峰值检测对象波形上的点作为峰值端点。
本发明的峰值端点检测装置也可以更包括：
f)修正位置检测部，当所述峰顶位置的切线与邻接于所述峰值检测对象波形的其它峰值相交时，求出最靠近所述峰顶位置的交点；以及
g)峰值邻接修正部，当所述峰值端点的横轴位置处于所述峰顶位置和与所述交点相对应的所述横轴的区间之外时，将所述峰值端点修正至所述交点位置。
本发明的峰值端点检测装置也可以更包括：
h)凸包检测部，计算所述峰值检测对象波形的峰值下侧的凸包；以及
i)峰值凸包修正部，将所述峰值端点修正为在所述峰值检测对象波形与所述凸包相接的点之中最靠近所述峰顶位置的左右侧的点。
[发明的效果]
如果使用本发明的峰值端点检测方法及装置，可计算出基于峰值检测对象波形的峰值形状的阈值(相对阈值)，因此可高精度地检测峰值端点。
本发明的峰值端点检测方法及装置是针对峰值检测对象波形的每个拐点进行峰值检测对象波形的拐点提取波形的极大值乘以具有规定的0至1之间的值的相对阈值率而计算相对阈值的操作。因此，当峰值检测对象波形为非对称峰值时，以其它相对阈值来确定峰值的起点及终点。
并且，当针对在纵轴方向上以不同的倍率伸缩的多个峰值，使用本发明的峰值端点检测方法及装置时，针对各个峰值的每一个计算相对阈值。因此，以某个倍率伸缩的峰值中，拐点提取波形的极大值也是以所述倍率进行伸缩，所以确保以各种倍率伸缩的峰值间的线形性而在同一位置确定峰值端点。由此，可确保在定量分析中制作标准曲线时重要的以不同的倍率伸缩的峰值间的峰值面积的线形性。
附图说明
图1是说明现有的峰值的起点及终点确定方法的图。
图2是说明现有的峰值的起点及终点确定方法的问题的图。
图3是分取色谱仪装置的主要部分构成的框图。
图4是实施例的峰值端点检测装置的构成概要图。
图5是说明实施例的峰值端点检测方法的图。
图6(A)是说明在纵方向上放大常数倍的多个峰值的情况下利用实施例的峰值端点检测装置时的峰值端点检测结果的图，图6(B)是说明在横方向上放大常数倍的多个峰值的情况下利用实施例的峰值端点检测装置时的峰值端点检测结果的图。
图7是说明当具有邻接峰值时，错误检测到峰值端点的示例的图。
图8是说明利用峰顶位置的切线的峰值端点修正方法的图。
图9是说明利用峰值下侧的凸包(convex hull)的峰值端点修正方法的图。
图10是说明峰值端点检测装置所进行的处理的流程图。
[符号的说明]
10、20、21：峰值波形
11：基线
12：二阶微分波形
13、22：阈值
14、92：起点
15、72、93：终点
16：下跌部
17A：左极大点峰值
17B：右极大点峰值
40：峰值端点检测装置
41：波形形状分析部
42：峰顶位置获取部
43：基准值获取部
44：相对阈值计算部
45：峰值端点位置检测部
46：修正位置检测部
47：峰值邻接修正部
48：凸包检测部
49：峰值凸包修正部
50、80、90：峰值检测对象波形
51：峰顶位置
52：二阶微分波形
53、54、55、56：点
60、61、62、63、70、71、81：峰值
82：修正位置
83：切线
85：横轴位置
86：区间
91：凸包
具体实施方式
以下，利用实施例，对用以实施本发明的方式进行说明。
实施例1
参照图3～图5及图10，对本发明的实施例的峰值端点检测装置进行说明。图3是表示使用本实施例的峰值端点检测装置40的分取液体色谱仪装置的主要部分构成的框图。储存在洗脱液槽23中的洗脱液(移动相)被送液泵24抽吸，而以固定流量经由试料导入部25流入至管柱(column)26。在试料导入部25中注入至移动相中的试料溶液搭载着移动相而导入至管柱26，在穿过管柱26期间沿时间方向加以成分分离而溶出。紫外可见分光光度计即检测器27对从管柱26溶出的成分依次进行检测，将检测信号发送至信号处理部30。穿过检测器27的溶出液将其总量或一部分导入至馏分收集器(fraction collector)28。信号处理部30基于从检测器27获得的检测信号制作色谱。
用户利用峰值端点检测装置40，进行针对色谱的峰值进行拟合等的波形处理，并进行峰值的分析。
图4是本发明的实施例的峰值端点检测装置的构成概要图。峰值端点检测装置40包括波形形状分析部41、峰顶位置获取部42、基准值获取部43、相对阈值计算部44、峰值端点位置检测部45作为功能块(function block)。
信号处理部30、峰值端点检测装置40所包含的一连串的功能块以及分取时刻确定部31通过计算机32来具体化，所述计算机32包含键盘、鼠标等输入部33及显示器等显示部34作为周边设备。
信号处理部30将所制作的色谱显示于显示部34，让用户指定峰值检测对象波形50。用户利用鼠标点击所显示的色谱等而指定峰值检测对象波形50。由此，将所指定的峰值检测对象波形50的信息经由输入部33传送至计算机32。此时，峰值端点检测装置40的峰顶位置获取部42让用户利用鼠标点击峰值检测对象波形50的峰值强度为最大的点(峰顶位置51)等而进行指定，峰顶位置51的信息也一并进行获取。
当峰值检测对象波形50被指定时，峰值端点检测装置40的波形形状分析部41获取所述峰值检测对象波形50的二阶微分波形52。二阶微分波形52是通过计算峰值检测对象波形50的切线的倾斜度的增减等公知的方法来获取。二阶微分波形52相当于本发明中的“拐点提取波形”。
峰值端点检测装置40的基准值获取部43检测二阶微分波形52的极大值(左极大值hL、右极大值hR)及获得所述极大值的横轴的位置，而获得用于下述峰值端点的检测的阈值(左相对阈值ThrL、右相对阈值ThrR)的基准值(图10：步骤S1)。当峰值检测对象波形50如图5所示为非对称峰值时，二阶微分波形52的左极大值hL与右极大值hR的大小不同。
关于峰值端点检测装置40的相对阈值计算部44，由基准值获取部43获得的基准值即极大值(左极大值hL、右极大值hR)乘以具有规定的0至1之间的值的相对阈值率r而计算出相对阈值(左相对阈值ThrL、右相对阈值ThrR)(图10：步骤S2)。在本实施例中，峰值检测对象波形是假设为根据峰值强度A、宽度σ的高斯函数(式(1))，以检测出±nσ(n：自然数)的位置作为峰值端点的方式来确定相对阈值率r。以下设为n＝3。
[数式1]
高斯函数的二阶微分(式(2))是在x＝±30.5σ中取极大值，极大值的高度为g(30.5σ)。g(x)为偶函数，因此左右侧的极大值的高度相同。由于对x＝±nσ的位置进行检测，因此如果取与所述极大值的比则成为以下的式(3)。由此，获得不取决于高斯函数的σ而只取决于n的相对阈值率r。
[数式2]
[数式3]
其次，对应用于如实际的峰值检测对象波形50般，因为曳尾或尖端，而在峰顶位置51的左右侧呈非对称的峰值波形的情况进行说明。
对高斯函数的二阶微分的极大值与极小值的比率rh0(式(4))和实测波形的二阶微分的极大值与极小值的比率rh进行比较，当rh0＞rh时，可认为是底部的值小于高斯函数的峰值波形，因此考虑到来自高斯函数的变形，而将在所述高斯函数的情况下的相对阈值率r乘以rh/rh0所得的值作为新的相对阈值率r。
[数式4]
以对高斯函数的二阶微分的极大值与极小值的比率rh0和实测波形的二阶微分的极大值与极小值的比率rh进行比较的示例来进行说明，但本实施例并不限定于此。对高斯函数的峰顶位置所对应的横轴位置与高斯函数的二阶微分的极大值的比率rw0＝30.5和实测波形的峰顶位置所对应的横轴位置与实测波形的二阶微分的极大值的比率rw进行比较，当rw0<rw时，也可以将在所述高斯函数的情况下的相对阈值率r上乘以rw0/rw所得的值作为新的相对阈值率r。
由基准值获取部43获得的基准值即极大值(左极大值hL、右极大值hR)乘以如上所述而确定的具有规定的0至1之间的值的相对阈值率r所得的相对阈值(左相对阈值ThrL、右相对阈值ThrR)，成为反映出峰值检测对象波形50的峰值形状的值，也存在左相对阈值ThrL与右相对阈值ThrR的值不同的情况。
求出相对阈值(左相对阈值ThrL、右相对阈值ThrR)后，峰值端点检测装置40的峰值端点位置检测部45是以获得基准值获取部43所获取的二阶微分波形52的极大值(左极大值hL、右极大值hR)的横轴的位置为基点，在远离与峰顶位置获取部42所获取的峰顶位置相对应的横轴的位置的方向上，检测出二阶微分波形52的值下降至相对阈值(左相对阈值ThrL、右相对阈值ThrR)为止的最早的点53、54作为峰值端点的横轴位置，并检测出与所述峰值端点的横轴位置相对应的所述峰值检测对象波形上的点55、56分别作为峰值端点(起点及终点)(图10：步骤S3)。
分取时刻确定部31基于由峰值端点检测装置40检测到的峰值端点的信息，确定开始或结束馏分收集器28的分取的时刻，将控制信号送出至分取控制部29。分取控制部29根据所述控制信号使馏分收集器28的电磁阀(分取阀)打开或关闭，针对每种成分使溶出液分取至不同的小玻璃瓶(vial bottle)，从而结束分取液体色谱仪的一连串的处理。
图6(A)表示针对基准峰值60及将所述基准峰值60在纵方向上放大常数倍的常数倍峰值61，通过本实施例而检测峰值端点的结果。当利用本实施例的峰值端点检测装置40时，基准峰值60及常数倍峰值61处于彼此在纵方向上成常数倍的关系，因此拐点的位置也处于彼此在纵方向上成常数倍的关系。因此，拐点提取波形的极大值(左极大值hL、右极大值hR)也处于彼此在纵方向上成常数倍的关系。在此之上乘以相同的相对阈值率r而获得的相对阈值(左相对阈值ThrL、右相对阈值ThrR)也处于彼此在纵方向上成常数倍的关系，因此基准峰值60的起点及常数倍峰值61的起点均检测为同一地点(图6(A)中的C)，基准峰值60的终点与常数倍峰值61的终点均检测为同一地点(图6(A)中的C')。
并且，图6(B)表示针对宽度σ的峰值62及将所述宽度σ的峰值62在横方向上放大常数倍的宽度2σ的峰值63，通过本实施例而检测峰值端点的结果。当利用本实施例的峰值端点检测装置40时，宽度σ的峰值62及宽度2σ的峰值63处于彼此在横方向上成常数倍的关系，因此拐点的位置也处于彼此在横方向上成常数倍的关系。因此，获得拐点提取波形的极大值(左极大值hL、右极大值hR)的横轴的位置也处于彼此在横方向上成常数倍的关系。在此之上乘以相同的相对阈值率r而获得的相对阈值(左相对阈值ThrL、右相对阈值ThrR)的横轴的位置也处于彼此在横方向上成常数倍的关系，因此峰值端点是在如下位置检测到：宽度2σ的峰值63的峰值起点F及终点F'和与峰顶位置相对应的横轴位置P的距离成为宽度σ的峰值62的峰值起点E及终点E'和与峰顶位置相对应的横轴位置P的距离的常数倍。
如上所述在本实施例中可知，与图2所示的现有的峰值的起点及终点确定方法不同，峰值端点是确保以各种倍率在纵方向及横方向上伸缩的峰值间的线形性而确定在同一位置。由此，可确保在定量分析中制作标准曲线时重要的以不同倍率伸缩的峰值间的峰值面积的线形性。
在本实施例中，是以用户利用鼠标点击峰顶位置51来指定的示例进行说明，但峰顶位置51的获取方法并不限定于此。也可以检测峰值检测对象波形50的二阶微分波形52的极小值，获取与所述极小值相对应的峰值检测对象波形50上的点作为峰顶位置51。
在本实施例中，是以使用二阶微分波形52作为拐点提取波形的示例进行说明，但拐点提取波形并不限于二阶微分波形52。也可以使用已实施具有低阻滤波器或带通滤波器的性质的频率滤波器、用于峰值检测的非线性滤波器等的滤波器处理的波形，即使用具有滤波结果归类为二阶微分波形的性质的波形。即，也可以用去除了相对于峰值宽度充分缓慢地变动的基线漂移成分，并且峰值波形的转换结果为“峰-谷-峰”或“谷-峰-谷”的滤波器处理结果来代替。
作为具有低阻滤波器或带通滤波器的性质的频率滤波器，可使用匹配滤波器，所述匹配滤波器是使用将高斯滤波器的系数以平均为0的方式加以中心化而成者作为系数。作为用于峰值检测的非线性滤波器，可使用非线性能量算子(Nonlinear EnergyOperator，NEO)或平滑非线性算子(Smoothed NonlLinear Operator，SNEO)、形态滤波器的一种即顶帽滤波器(top-hat filter)或底帽滤波器(bottom-hat filter)等。再者，当滤波结果变为“谷-峰-谷”时，可通过使滤波结果的正负反转来进行与二阶微分波形相同的处理。
实施例2
当存在与峰值检测对象波形邻接的其它峰值时，有时会在不适当的位置检测出在所述实施例1中检测到的峰值端点。图7表示误检测出峰值端点的示例。如图7所示当小峰值71的位置是埋没在大峰值70的终点72侧的底部时，将小峰值71作为峰值检测对象波形对小峰值的起点进行所述实施例1的峰值端点检测时，二阶微分波形的值下降至相对阈值为止的最早的点是在形成相当于与峰值检测对象波形邻接的其它峰值即大峰值的峰顶位置的下跌部的波形中检测到，在图7中的点Q上检测到峰值检测对象波形的峰值端点(小峰值的起点)。其结果为，基于与峰值检测对象波形邻接的其它峰值来检测峰值端点，从而无法正确地检测。本实施例是对在这种情况下，具有对在实施例1中检测到的峰值端点位置进行修正的功能的峰值端点检测装置40进行说明。
本实施例的峰值端点检测装置40除了实施例1的波形形状分析部41～峰值端点位置检测部45的功能块以外，还包含修正位置检测部46、峰值邻接修正部47作为功能块(参照图4)。关于赋予了与实施例1相同的符号的波形形状分析部41～峰值端点位置检测部45，由于与实施例1的说明重复，因而以下省略说明，而参照图8及图10对修正位置检测部46及峰值邻接修正部47进行说明。
修正位置检测部46求出峰值检测对象波形80的峰顶位置的切线83，检测出在所述切线83与包含邻接于峰值检测对象波形80的其它峰值81的波形(原波形)相交的点之中，最靠近峰值检测对象波形80的峰顶位置的交点作为修正位置82。再者，峰顶位置的切线83的倾斜度如图8所示，在与其它峰值接近时，或存在直线性上升或下降的基线漂移时等，有时不会变为0。并且，当用户通过点击而指定峰顶位置时，数学上严密的峰顶位置也不一定被指定为本申请案中的峰顶位置，因此有时峰顶位置的切线83的倾斜度不为0。
当经过实施例1所述的顺序利用峰值端点位置检测部45检测到的峰值检测对象波形80的峰值端点的横轴位置85处于峰值检测对象波形80的峰顶位置和与修正位置检测部46所检测到的修正位置82相对应的横轴的区间86之外时，可认为受到邻接的其它峰值的影响，峰值端点如图7所示被误检测。因此，当检测到处于区间86之外时，峰值邻接修正部47将通过实施例1而检测到的峰值检测对象波形80的峰值端点修正至所述修正位置82(图10：步骤S4)。再者，图10的步骤S4是对通过实施例1所示的步骤S3之前的处理而检测到的峰值端点进行修正的步骤，不一定是必需的处理步骤。
包括修正位置检测部46及峰值邻接修正部47的本实施例的峰值端点检测装置40在具有与峰值检测对象波形邻接的其它峰值时，也可以将峰值端点修正至适当的位置，从而可提供一种通用性高的峰值端点检测装置。
实施例3
有时在所述实施例1或实施例2中检测到的峰值端点受到基线漂移的影响而处于不适当的位置。具体而言，当峰值检测对象波形包含噪声或基线漂移时，利用直线连接在实施例1或实施例2中检测到的峰值的起点及终点而作为基线时，有时峰值检测对象波形的一部分会伸出至所述基线的下侧。本实施例是对在这种情况下，具有对在实施例1或实施例2中检测到的峰值端点位置进行修正的功能的峰值端点检测装置40进行说明。
本实施例的峰值端点检测装置40中，除了实施例1的波形形状分析部41～峰值端点位置检测部45的功能块，或者实施例2的波形形状分析部41～峰值邻接修正部47的功能块以外，还包含凸包(convex hull)检测部48及峰值凸包修正部49作为功能块(参照图4)。关于赋予与实施例1及实施例2相同的符号的波形形状分析部41～峰值邻接修正部47，由于与实施例1及实施例2的说明重复，因此以下省略说明，而参照图9及图10对凸包检测部48及峰值凸包修正部49进行说明。
凸包检测部48计算峰值检测对象波形90的峰值下侧的凸包91。峰值凸包修正部49将在实施例1或实施例2中检测到的峰值端点(峰值的起点及终点)修正至峰值检测对象波形90与凸包91相接的点之中最靠近峰顶位置的左右侧的点(起点92及终点93)(图10：步骤S5)。再者，图10的步骤S5是对通过实施例1所示的步骤S3为止的处理或实施例2所示的步骤S4为止的处理而检测到的峰值端点进行修正的步骤，不一定为必要的处理步骤，当峰值检测对象波形90为完全的高斯形式(Gaussian form)而不含一切噪声或基线漂移时，即使进行本实施例的修正，实施例1中所检测到的峰值端点也不会发生变化。
包括凸包检测部48及峰值凸包修正部49的本实施例的峰值端点检测装置40即使当在峰值检测对象波形的基线存在基线漂移时，也可以将峰值端点修正至适当的位置，从而可提供一种通用性高的峰值端点检测装置。

Claims (8)

1.一种峰值端点检测方法，包括如下步骤：
a)获取峰值检测对象波形的拐点提取波形，其中所述拐点提取波形为峰值检测对象波形的二阶微分波形；
b)获取所述峰值检测对象波形的峰顶位置；
c)在所述峰值检测对象波形的所述峰顶位置的左右侧中的任一侧，检测所述拐点提取波形的极大值及获得所述极大值的横轴的位置；
d)所述极大值乘以具有规定的0至1之间的值的相对阈值率而计算相对阈值，其中所述相对阈值率是基于根据所述峰值检测对象波形的峰值强度、峰值宽度计算出的高斯函数计算而得到；
e)以获得所述极大值的横轴的位置为基点，在远离与所述峰顶位置相对应的横轴的位置的方向上，检测出所述拐点提取波形的值下降至所述相对阈值为止的最早的点作为峰值端点的横轴位置，并检测出与所述峰值端点的横轴位置相对应的所述峰值检测对象波形上的点作为峰值端点。
2.根据权利要求1所述的峰值端点检测方法，其中更包括如下步骤：
f)在所述峰顶位置的切线与邻接于所述峰值检测对象波形的其它峰值相交时，求出最靠近所述峰顶位置的交点；以及
g)当所述峰值端点的横轴位置处于所述峰顶位置和与所述交点相对应的所述横轴的区间之外时，将所述峰值端点修正至所述交点位置。
3.根据权利要求1所述的峰值端点检测方法，其中更包括如下步骤：
h)计算所述峰值检测对象波形的峰值下侧的凸包；以及
i)将所述峰值端点修正为所述峰值检测对象波形与所述凸包相接的点之中最靠近所述峰顶位置的左右侧的点。
4.根据权利要求2所述的峰值端点检测方法，其中更包括如下步骤：
h)计算所述峰值检测对象波形的峰值下侧的凸包；以及
i)将所述峰值端点修正为所述峰值检测对象波形与所述凸包相接的点之中最靠近所述峰顶位置的左右侧的点。
5.一种峰值端点检测装置，包括：
a)波形形状分析部，获取峰值检测对象波形的拐点提取波形，其中所述拐点提取波形为峰值检测对象波形的二阶微分波形；
b)峰顶位置获取部，获取所述峰值检测对象波形的峰顶位置；
c)基准值获取部，在所述峰值检测对象波形的所述峰顶位置的左右侧中的任一侧，检测所述拐点提取波形的极大值及获得所述极大值的横轴的位置；
d)相对阈值计算部，所述极大值乘以具有规定的0至1之间的值的相对阈值率而计算相对阈值，其中所述相对阈值率是基于根据所述峰值检测对象波形的峰值强度、峰值宽度计算出的高斯函数计算而得到；以及
e)峰值端点位置检测部，以获得所述极大值的横轴的位置为基点，在远离与所述峰顶位置相对应的横轴的位置的方向上，检测出所述拐点提取波形的值下降至所述相对阈值为止的最早的点作为峰值端点的横轴位置，并检测出与所述峰值端点的横轴位置相对应的所述峰值检测对象波形上的点作为峰值端点。
6.根据权利要求5所述的峰值端点检测装置，其中更包括：
f)修正位置检测部，当所述峰顶位置的切线与邻接于所述峰值检测对象波形的其它峰值相交时，求出最靠近所述峰顶位置的交点；以及
g)峰值邻接修正部，当所述峰值端点的横轴位置处于所述峰顶位置和与所述交点相对应的所述横轴的区间之外时，将所述峰值端点修正至所述交点位置。
7.根据权利要求5所述的峰值端点检测装置，其中更包括：
h)凸包检测部，计算所述峰值检测对象波形的峰值下侧的凸包；以及
i)峰值凸包修正部，将所述峰值端点修正为所述峰值检测对象波形与所述凸包相接的点之中最靠近所述峰顶位置的左右侧的点。
8.根据权利要求6所述的峰值端点检测装置，其中更包括：
h)凸包检测部，计算所述峰值检测对象波形的峰值下侧的凸包；以及
i)峰值凸包修正部，将所述峰值端点修正为所述峰值检测对象波形与所述凸包相接的点之中最靠近所述峰顶位置的左右侧的点。
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