CN106770151A - 一种快速检测拉曼光谱信号的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速检测拉曼光谱信号的方法及装置，此方法包括：检测设备接收到进入快速检测模式的指令后，采集样品光信号，实时计算相应的拉曼光谱信号，实时计算所述拉曼光谱信号的信噪比，判断所述拉曼光谱信号的信噪比大于信噪比阈值后，停止采集，对采集到的拉曼光谱信号进行识别。本发明可以将拉曼光谱信号检测仪的平均采样时长缩短40％，可以在极大提高检测速度的同时保证满足要求的检测准确率，尤其适用于检测目标单一且需要进行快速检测的场景，能有效提高拉曼光谱信号检测仪的检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及拉曼光谱信号检测技术领域，尤其涉及一种快速检测拉曼光谱信号的方法及装置。
背景技术
现有的拉曼光谱信号检测仪进行样品光信号采集时，对不同的样品的采集时长相同，均为预设的固定时长，例如1秒或5秒等等。在检测目标单一(例如仅需检测一种危险物品)且需要进行快速检测的场景下，现有的检测仪无法满足使用需求。在要求快速检测的场景中，需要进一步加快检测过程的时间。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种快速检测拉曼光谱信号的方法及装置。
本发明提供了一种快速检测拉曼光谱信号的方法，包括：检测设备接收到进入快速检测模式的指令后，采集样品光信号，实时计算相应的拉曼光谱信号，实时计算所述拉曼光谱信号的信噪比，判断所述拉曼光谱信号的信噪比大于信噪比阈值后，停止采集，对采集到的拉曼光谱信号进行识别。
上述快速检测拉曼光谱信号的方法还具有以下特点：所述拉曼光谱信号的信噪比是指检测到的拉曼光谱信号强度与噪声幅值之间的比值，所述信噪比阈值是预设固定值，所述信噪比阈值是50至200之间的值。
上述快速检测拉曼光谱信号的方法还具有以下特点：所述信噪比阈值是根据检测设备在普通检测模式进行样品光信号采集过程中获得的信噪比计算得到的；
所述方法还包括：
检测设备在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测时，在采集过程中执行至少一次以下操作：根据从检测开始时间点至当前时间采集到的光信号计算拉曼光谱信号称为阶段拉曼光谱信号，记录此阶段拉曼光谱信号，计算阶段拉曼光谱信号的信噪比作为参考信噪比，记录当前时间距所述检测开始时间点的时长和与此时长对应的参考信噪比；
持续与普通检测模式预设检测时长相同的时长采集光信号，采集完成后，根据采集到的光信号计算拉曼光谱信号，在数据库中查找与此拉曼光谱信号的匹配度最高的拉曼光谱信号作为目标拉曼光谱信号；计算采集过程中记录下的各阶段拉曼光谱信号与此目标拉曼光谱信号的匹配度，确定匹配度最高的阶段拉曼光谱信号，确定与此阶段拉曼光谱信号对应的参考信噪比为此次普通检测模式下的检测过程的参考信噪比；
根据多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比计算得到所述信噪比阈值。
上述快速检测拉曼光谱信号的方法还具有以下特点：所述根据多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比计算得到所述信噪比阈值包括：计算多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的平均值作为所述信噪比阈值，或者，针对所述多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比，去除最大值和最小值后，计算其平均值作为所述信噪比阈值。
上述快速检测拉曼光谱信号的方法还具有以下特点：所述方法还包括：记录在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间；所述方法还包括获取多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的步骤，此步骤包括：根据已记录的在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间，从中选取获取距离当前时间最近的N个检测完成时间对应的检测过程中的参考信噪比，N为大于5的整数。
本发明还提供了一种快速检测拉曼光谱信号的装置，应用于拉曼光谱检测仪，包括：
主控模块、采集模块、识别模块；
所述主控模块，用于接收进入快速检测模式的指令后，向采集模块发送采集指令；还用于接收所述样品光信号，实时计算相应的拉曼光谱信号，实时计算所述拉曼光谱信号的信噪比，判断所述拉曼光谱信号的信噪比大于信噪比阈值后，向所述采集模块发送停止采集指令，并最终计算得到的拉曼光谱信号发送至所述识别模块；
所述采集模块，用于接收到采集指令后，采集样品光信号，并将采集到的样品光信号发送至所述主控模块；还用于接收到停止采集指令后，停止采集；
所述识别模块，用于对接收到的拉曼光谱信号进行识别。
上述快速检测拉曼光谱信号的方法还具有以下特点：所述拉曼光谱信号的信噪比是指检测到的拉曼光谱信号强度与噪声幅值之间的比值，所述信噪比阈值是预设固定值，所述信噪比阈值是50至200之间的值。
上述快速检测拉曼光谱信号的方法还具有以下特点：所述主控模块，还用于在接收到进入普通检测模式的指令后，向采集模块发送采集指令，在采集过程中执行至少一次以下操作：根据从检测开始时间点至当前时间采集到的光信号计算拉曼光谱信号称为阶段拉曼光谱信号，记录此阶段拉曼光谱信号，计算阶段拉曼光谱信号的信噪比作为参考信噪比，记录当前时间距所述检测开始时间点的时长和与此时长对应的参考信噪比；还用于在持续与普通检测模式预设检测时长相同的时长后，向采集模块发送停止采集指令；
还用于从所述识别模块获知数据库中与此拉曼光谱信号的匹配度最高的拉曼光谱信号作为目标拉曼光谱信号；
还用于计算采集过程中记录下的各阶段拉曼光谱信号与此目标拉曼光谱信号的匹配度，确定匹配度最高的阶段拉曼光谱信号，确定与此阶段拉曼光谱信号对应的参考信噪比为此次普通检测模式下的检测过程的参考信噪比；根据多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比计算得到所述信噪比阈值。
上述快速检测拉曼光谱信号的方法还具有以下特点：所述主控模块，还用于根据以下方法计算得到所述信噪比阈值：计算多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的平均值作为所述信噪比阈值，或者，针对所述多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比，去除最大值和最小值后，计算其平均值作为所述信噪比阈值。
上述快速检测拉曼光谱信号的方法还具有以下特点：所述主控模块，还用于记录在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间；还用于根据以下方式获取多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的步骤：根据已记录的在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间，从中选取获取距离当前时间最近的N个检测完成时间对应的检测过程中的参考信噪比。
本发明可以将拉曼光谱信号检测仪的平均采样时长缩短40％，可以在极大提高检测速度的同时保证满足要求的检测准确率，尤其适用于检测目标单一且需要进行快速检测的场景，能有效提高拉曼光谱信号检测仪的检测效率。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是实施例中快速检测拉曼光谱信号的方法的流程图；
图2是实施例中快速检测拉曼光谱信号的装置的结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1是实施例中快速检测拉曼光谱信号的方法的流程图；此快速检测拉曼光谱信号的方法包括：检测设备接收到进入快速检测模式的指令后，采集样品光信号；实时计算相应的拉曼光谱信号，实时计算拉曼光谱信号的信噪比；判断拉曼光谱信号的信噪比大于信噪比阈值后，停止采集，对采集到的拉曼光谱信号进行识别。
一般此类检测光谱仪器的信噪比为300～1000，本方法中的信噪比的定义为检测到的信号强度与噪声幅值之间的比值，即本方法中拉曼光谱信号的信噪比为检测到的拉曼光谱信号的信号强度与噪声幅值之间的比值。
在本方法的实现方式一中，信噪比阈值是预设固定值，信噪比阈值是50至200之间的值(值越小检测时间越短，但准确率会有下降，反之检测时间变长，但准确率会增加)。
在本方法的实现方式二中，信噪比阈值是根据检测设备在普通检测模式进行样品光信号采集过程中获得的信噪比计算得到的。具体的，
检测设备在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测时，在采集过程中执行至少一次以下操作：根据从检测开始时间点至当前时间采集到的光信号计算拉曼光谱信号称为阶段拉曼光谱信号，记录此阶段拉曼光谱信号，计算阶段拉曼光谱信号的信噪比作为参考信噪比，记录当前时间距检测开始时间点的时长和与此时长对应的参考信噪比。
持续与普通检测模式预设检测时长相同的时长采集光信号，采集完成后，根据采集到的光信号计算拉曼光谱信号，在数据库中查找与此拉曼光谱信号的匹配度最高的拉曼光谱信号作为目标拉曼光谱信号；计算采集过程中记录下的各阶段拉曼光谱信号与此目标拉曼光谱信号的匹配度，确定匹配度最高的阶段拉曼光谱信号，确定与此阶段拉曼光谱信号对应的参考信噪比为此次普通检测模式下的检测过程的参考信噪比。
根据多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比计算得到信噪比阈值，具体的，计算多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的平均值作为信噪比阈值，或者，针对所述多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比，去除最大值和最小值后，计算其平均值作为所述信噪比阈值。
此方法还包括：记录在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间；此方法还包括获取多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的步骤，此步骤包括：根据已记录的在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间，从中选取获取距离当前时间最近的N个检测完成时间对应的检测过程中的参考信噪比，N为大于5的整数。N的值可以是预设的固定值，也可以是能够通过用户交互模块使用户进行设置的值。
图2是实施例中快速检测拉曼光谱信号的装置的结构图。此装置包括：主控模块、采集模块、识别模块。
主控模块用于接收进入快速检测模式的指令后，向采集模块发送采集指令；还用于接收样品光信号，实时计算相应的拉曼光谱信号，实时计算拉曼光谱信号的信噪比，判断拉曼光谱信号的信噪比大于信噪比阈值后，向采集模块发送停止采集指令，并最终计算得到的拉曼光谱信号发送至识别模块；
采集模块用于接收到采集指令后，采集样品光信号，并将采集到的样品光信号发送至主控模块；还用于接收到停止采集指令后，停止采集；
识别模块用于对接收到的拉曼光谱信号进行识别。
在此装置的实现方式一中，信噪比阈值是预设固定值，信噪比阈值是50至200之间的值。
在此装置的实现方式二中，信噪比阈值是根据检测设备在普通检测模式进行样品光信号采集过程中获得的信噪比计算得到的。
主控模块还用于在接收到进入普通检测模式的指令后，向采集模块发送采集指令，在采集过程中执行至少一次以下操作：根据从检测开始时间点至当前时间采集到的光信号计算拉曼光谱信号称为阶段拉曼光谱信号，记录此阶段拉曼光谱信号，计算阶段拉曼光谱信号的信噪比作为参考信噪比，记录当前时间距检测开始时间点的时长和与此时长对应的参考信噪比；还用于在持续与普通检测模式预设检测时长相同的时长后，向采集模块发送停止采集指令；还用于从识别模块获知数据库中与此拉曼光谱信号的匹配度最高的拉曼光谱信号作为目标拉曼光谱信号；还用于计算采集过程中记录下的各阶段拉曼光谱信号与此目标拉曼光谱信号的匹配度，确定匹配度最高的阶段拉曼光谱信号，确定与此阶段拉曼光谱信号对应的参考信噪比为此次普通检测模式下的检测过程的参考信噪比；根据多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比计算得到信噪比阈值。
所述主控模块，还用于根据以下方法计算得到所述信噪比阈值：计算多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的平均值作为所述信噪比阈值，或者，针对所述多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比，去除最大值和最小值后，计算其平均值作为所述信噪比阈值。
主控模块还用于记录在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间；还用于根据以下方式获取多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的步骤：根据已记录的在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间，从中选取获取距离当前时间最近的N个检测完成时间对应的检测过程中的参考信噪比。N为大于5的整数。N的值可以是预设的固定值，也可以是能够通过装置的用户交互模块使用户进行设置的值。
本发明可以将拉曼光谱信号检测仪的平均采样时长缩短40％，可以在极大提高检测速度的同时保证满足要求的检测准确率，尤其适用于检测目标单一且需要进行快速检测的场景，能有效提高拉曼光谱信号检测仪的检测效率。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种快速检测拉曼光谱信号的方法，其特征在于，包括：
检测设备接收到进入快速检测模式的指令后，采集样品光信号，实时计算相应的拉曼光谱信号，实时计算所述拉曼光谱信号的信噪比，判断所述拉曼光谱信号的信噪比大于信噪比阈值后，停止采集，对采集到的拉曼光谱信号进行识别。
2.如权利要求1所述的快速检测拉曼光谱信号的方法，其特征在于，
所述拉曼光谱信号的信噪比是指检测到的拉曼光谱信号强度与噪声幅值之间的比值，所述信噪比阈值是预设固定值，所述信噪比阈值是50至200之间的值。
3.如权利要求1或2所述的快速检测拉曼光谱信号的方法，其特征在于，
所述信噪比阈值是根据检测设备在普通检测模式进行样品光信号采集过程中获得的信噪比计算得到的；
所述方法还包括：
检测设备在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测时，在采集过程中执行至少一次以下操作：根据从检测开始时间点至当前时间采集到的光信号计算拉曼光谱信号称为阶段拉曼光谱信号，记录此阶段拉曼光谱信号，计算阶段拉曼光谱信号的信噪比作为参考信噪比，记录当前时间距所述检测开始时间点的时长和与此时长对应的参考信噪比；
持续与普通检测模式预设检测时长相同的时长采集光信号，采集完成后，根据采集到的光信号计算拉曼光谱信号，在数据库中查找与此拉曼光谱信号的匹配度最高的拉曼光谱信号作为目标拉曼光谱信号；计算采集过程中记录下的各阶段拉曼光谱信号与此目标拉曼光谱信号的匹配度，确定匹配度最高的阶段拉曼光谱信号，确定与此阶段拉曼光谱信号对应的参考信噪比为此次普通检测模式下的检测过程的参考信噪比；
根据多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比计算得到所述信噪比阈值。
4.如权利要求3所述的快速检测拉曼光谱信号的方法，其特征在于，
所述根据多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比计算得到所述信噪比阈值包括：计算多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的平均值作为所述信噪比阈值，或者，针对所述多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比，去除最大值和最小值后，计算其平均值作为所述信噪比阈值。
5.如权利要求3所述的快速检测拉曼光谱信号的方法，其特征在于，
所述方法还包括：记录在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间；
所述方法还包括获取多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的步骤，此步骤包括：根据已记录的在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间，从中选取获取距离当前时间最近的N个检测完成时间对应的检测过程中的参考信噪比，N为大于5的整数。
6.一种快速检测拉曼光谱信号的装置，应用于拉曼光谱检测仪，其特征在于，包括：
主控模块、采集模块、识别模块；
所述主控模块，用于接收进入快速检测模式的指令后，向采集模块发送采集指令；还用于接收所述样品光信号，实时计算相应的拉曼光谱信号，实时计算所述拉曼光谱信号的信噪比，判断所述拉曼光谱信号的信噪比大于信噪比阈值后，向所述采集模块发送停止采集指令，并最终计算得到的拉曼光谱信号发送至所述识别模块；
所述采集模块，用于接收到采集指令后，采集样品光信号，并将采集到的样品光信号发送至所述主控模块；还用于接收到停止采集指令后，停止采集；
所述识别模块，用于对接收到的拉曼光谱信号进行识别。
7.如权利要求6所述的快速检测拉曼光谱信号的装置，其特征在于，
所述拉曼光谱信号的信噪比是指检测到的拉曼光谱信号强度与噪声幅值之间的比值，所述信噪比阈值是预设固定值，所述信噪比阈值是50至200之间的值。
8.如权利要求6或7所述的快速检测拉曼光谱信号的装置，其特征在于，
所述主控模块，还用于在接收到进入普通检测模式的指令后，向采集模块发送采集指令，在采集过程中执行至少一次以下操作：根据从检测开始时间点至当前时间采集到的光信号计算拉曼光谱信号称为阶段拉曼光谱信号，记录此阶段拉曼光谱信号，计算阶段拉曼光谱信号的信噪比作为参考信噪比，记录当前时间距所述检测开始时间点的时长和与此时长对应的参考信噪比；还用于在持续与普通检测模式预设检测时长相同的时长后，向采集模块发送停止采集指令；
还用于从所述识别模块获知数据库中与此拉曼光谱信号的匹配度最高的拉曼光谱信号作为目标拉曼光谱信号；
还用于计算采集过程中记录下的各阶段拉曼光谱信号与此目标拉曼光谱信号的匹配度，确定匹配度最高的阶段拉曼光谱信号，确定与此阶段拉曼光谱信号对应的参考信噪比为此次普通检测模式下的检测过程的参考信噪比；根据多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比计算得到所述信噪比阈值。
9.如权利要求8所述的快速检测拉曼光谱信号的装置，其特征在于，
所述主控模块，还用于根据以下方法计算得到所述信噪比阈值：计算多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的平均值作为所述信噪比阈值，或者，针对所述多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比，去除最大值和最小值后，计算其平均值作为所述信噪比阈值。
10.如权利要求8所述的快速检测拉曼光谱信号的装置，其特征在于，
所述主控模块，还用于记录在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间；还用于根据以下方式获取多个普通检测模式下的检测过程中的参考信噪比的步骤：根据已记录的在普通检测模式下进行拉曼光谱信号检测的检测完成时间，从中选取获取距离当前时间最近的N个检测完成时间对应的检测过程中的参考信噪比。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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