CN117146977A - 一种针对单色器光谱的寻峰方法、装置与电子设备 - Google Patents
一种针对单色器光谱的寻峰方法、装置与电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117146977A CN117146977A CN202311110687.XA CN202311110687A CN117146977A CN 117146977 A CN117146977 A CN 117146977A CN 202311110687 A CN202311110687 A CN 202311110687A CN 117146977 A CN117146977 A CN 117146977A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- peak
- spectrum
- monochromator
- light intensity
- baseline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 179
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 118
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 146
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 6
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004164 analytical calibration Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- BKZJXSDQOIUIIG-UHFFFAOYSA-N argon mercury Chemical compound [Ar].[Hg] BKZJXSDQOIUIIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 2
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N holmium oxide Inorganic materials [O][Ho]O[Ho][O] JYTUFVYWTIKZGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OWCYYNSBGXMRQN-UHFFFAOYSA-N holmium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ho+3].[Ho+3] OWCYYNSBGXMRQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000012897 Levenberg–Marquardt algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000011478 gradient descent method Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/2889—Rapid scan spectrometers; Time resolved spectrometry
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
本申请公开了一种针对单色器光谱的寻峰方法、装置与电子设备，涉及光谱仪器校准的技术领域。该方法包括：对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段；基于所述峰值曲线段中的峰数、以及所述峰值曲线段对应的第二光强采样点，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式；基于所述高斯峰拟合公式中的峰值系数，确定所述单色器光谱的峰值信息。故本申请具有寻峰准确、快速，单色器光谱校准效率高、精度高的优点。
Description
技术领域
本申请涉及光谱仪器校准的技术领域，具体而言，涉及一种针对单色器光谱的寻峰方法、装置与电子设备。
背景技术
光栅旋转式单色器为常用的吸光度检测仪器，其分辨光谱能力较强，能够很好的过滤二级衍射光谱，衍射光栅在接收到入射白光后在狭缝位置形成光谱条带。衍射光栅通过电机或其他动力器件的带动绕其支点旋转，光谱带中各单色光即依次透过狭缝向外射出。
生产单色器时，需要对其峰值准确性(或波长准确性)进行测量校准。常用定标工具有汞氩灯、氘灯、氧化钬或He－Ne激光器等，其校准原理基本相同，均是采用定标物的特征谱图与光栅单色器位置比对的方式进行数值校准。但现有技术中，单色器在光谱校准时经常受到狭缝、步进电机转动的限制，也容易受到外界干扰产生温漂等现象，这些限制或干扰都会引起光谱波形粗糙失真，造成光谱寻峰失败、单色器校准效率与校准精度过低等严重问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种针对单色器光谱的寻峰方法、装置与电子设备，基于扣除基线后得到的峰值曲线段所对应的第二光强采样点与迭代计算方法，输出峰值曲线段对应的高斯峰拟合公式以及相应的峰值信息，本申请能够高效精准的确定单色器光谱的峰值信息并完成单色器校准任务，有效节省了人力物力，且寻峰与校准结果具有较高的可靠性。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例第一方面提供了一种针对单色器光谱的寻峰方法，该方法包括：对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段；基于峰值曲线段中的峰数、以及峰值曲线段对应的第二光强采样点，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式；基于高斯峰拟合公式中的峰值系数，确定单色器光谱的峰值信息。
于一实施例中，在对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段之前，方法还包括：基于单色器光谱中、基线参考区域对应的多个第一光强采样点，通过线性拟合方法确定基线对应的线性拟合公式。
于一实施例中，对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段，包括：基于线性拟合公式，确定各个第一光强采样点对应的基线光强；针对各个第一光强采样点对应的第一光强扣除基线光强，得到扣除基线后、峰值曲线段对应的多个第二光强采样点。
于一实施例中，在基于单色器光谱中、基线参考区域对应的多个第一光强采样点，通过线性拟合方法确定基线对应的线性拟合公式之前，方法还包括：基于单色器光谱中的波长特征，确定单色器光谱中的基线区与峰值区；分别对单色器光谱中的基线区与峰值区进行光谱扫描，得到基线区、峰值区对应的第一光强采样点。
于一实施例中，单色器的衍射光栅由步进电机带动旋转，以透过狭缝输出不同波长的单色光；基于单色器光谱中的波长特征，确定单色器光谱中的基线区与峰值区，包括：根据单色器光谱中的波长峰值差，确定步进电机的步长差；基于步长差与步进电机的步长半径，确定基线区与峰值区。
于一实施例中，在基于单色器光谱中的波长特征，确定单色器光谱中的基线区与峰值区之后，方法还包括：基于预设的第一峰值阈值范围，将峰值区划分为峰值段与基线段；基线参考区域包括基线区与基线段。
于一实施例中，分别对单色器光谱中的基线区与峰值区进行光谱扫描，得到基线区、峰值区对应的第一光强采样点，包括：采用单步逐点扫描法对峰值区进行光强采样，得到峰值区对应的第一光强采样点；采用离散点扫描法对基线区进行光强采样，得到基线区对应的第一光强采样点。
于一实施例中，在基于单色器光谱中、基线参考区域对应的多个第一光强采样点，通过线性拟合方法确定基线对应的线性拟合公式之后，方法还包括：基于线性拟合公式、与基线参考区域对应的多个第一光强采样点，计算线性拟合公式的拟合优度。
于一实施例中，基于峰值曲线段中的峰数、以及峰值曲线段对应的第二光强采样点，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式，包括：基于峰值曲线段中的峰数，确定高斯峰拟合公式的类型；基于第二光强采样点，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式中、各项峰值系数对应的系数最优值；基于各项峰值系数对应的系数最优值，输出最终的高斯峰拟合公式。
于一实施例中，在基于峰值曲线段中的峰数，确定高斯峰拟合公式的类型之前，方法还包括：基于预设的第二峰值阈值范围，确定峰值曲线段中的峰数。
于一实施例中，在基于峰值曲线段中的峰数，确定高斯峰拟合公式的类型之前，方法还包括：基于单色器光谱中、针对各个特征峰的标记信息，确定峰值曲线段中的峰数。
于一实施例中，基于峰值曲线段中的峰数，确定高斯峰拟合公式的类型，包括：若峰值曲线段中的峰数仅存在一个，公式类型为高斯峰单峰拟合公式；若峰值曲线段中的峰数大于一个，公式类型为高斯峰值多峰拟合公式。
于一实施例中，基于第二光强采样点，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式中、各项峰值系数对应的系数最优值，包括：基于第二光强采样点，通过高斯牛顿法对高斯峰拟合公式中的各项峰值系数迭代计算；当高斯峰拟合公式对应的残差最小时，输出各项峰值系数对应的系数最优值。
于一实施例中，基于第二光强采样点，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式中、各项峰值系数对应的系数最优值，包括：基于第二光强采样点，通过阻尼牛顿法对高斯峰拟合公式中的各项峰值系数迭代计算；当高斯峰拟合公式对应的残差最小时，输出各项峰值系数对应的系数最优值。
于一实施例中，在基于各项峰值系数对应的系数最优值，输出最终的高斯峰拟合公式之后，方法还包括：基于最终的高斯峰拟合公式、与峰值曲线段对应的第二光强采样点，计算高斯峰拟合公式的拟合优度。
于一实施例中，基于高斯峰拟合公式中的峰值系数，确定单色器光谱的峰值信息，包括：基于峰值系数对应的系数最优值，确定单色器光谱中的峰值信息；峰值信息包括峰值中心位置和/或半峰宽。
本申请实施例第二方面提供了一种针对单色器光谱的寻峰装置，该装置包括：扣除模块，被配置为对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段；输出模块，被配置为基于峰值曲线段中的峰数、以及峰值曲线段对应的第二光强采样点，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式；确定模块，被配置为基于高斯峰拟合公式中的峰值系数，确定单色器光谱的峰值信息。
本申请实施例第三方面提供了一种电子设备，电子设备包括：处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置用以执行本申请实施例第一方面及其任一实施例的针对单色器光谱的寻峰方法。
本申请实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，存储介质存储有计算机程序。计算机程序可由处理器执行，以完成本申请实施例第一方面及其任一实施例的针对单色器光谱的寻峰方法。
本申请与现有技术相比的有益效果是：
本申请通过针对单色器光谱的寻峰方法，能够解决现有技术中单色器因步进电机转动受限、或狭缝限制、或外界干扰等影响、所引起的光谱校准时光谱波形粗糙失真、单色器光谱寻峰失败、校准失误的问题。本申请通过对单色器光谱中的第一采样点做基线扣除，得到波长校准范围内、峰值曲线段所对应的第二光强采样点，然后通过迭代算法与各个第二光强采样点、输出最适配的高斯峰拟合公式，以基于高斯峰拟合公式中的峰值系数确定单色器光谱在波长校准范围内的峰值信息。
基于上述方案，本申请能够通过迭代计算方法，输出与光强采样点所在峰线尽可能贴合的曲线所对应的高斯峰拟合公式，进而依据拟合公式中的峰值系数，准确高效地评估单色器光谱中的峰值信息。本申请能够实现准确、高效地光谱寻峰与单色器光谱校准，其有效节省了人力物力，且寻峰与校准结果具有较高的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的针对单色器光谱的寻峰方法的流程示意图；
图3为本申请一实施例提供的针对单色器光谱的寻峰方法的流程示意图；
图4为本申请一实施例提供的针对单色器光谱分区分段的示意图；
图5为本申请一实施例提供的针对基线参考区域线性拟合的示意图；
图6为本申请一实施例提供的扣除基线后的峰值曲线段示意图；
图7为本申请一实施例提供的识别峰值曲线段中峰数的示意图；
图8为本申请一实施例提供的单峰拟合曲线示意图；
图9为本申请一实施例提供的双峰拟合曲线示意图；
图10为本申请一实施例提供的双高斯峰分峰示意图；
图11为本申请一实施例提供的针对单色器光谱的寻峰装置的结构示意图。
附图标记：1－基线区；2－峰值区；21－峰值段；22－基线段；3－峰值标记点；4－第二光强采样点；5－高斯峰拟合曲线；100－电子设备；101－处理器；102－总线；103－存储器；200－针对单色器光谱的寻峰装置；210－扣除模块；220－输出模块；230－确定模块。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。
单色器光谱仪通过狭缝透过指定波段的单色光，其狭缝越小、输出光谱的半峰宽也就越小、仪器能够分辨的光谱波长也就越窄。对应的，狭缝越小仪器的分辨精度越高，其光强也就越弱；狭缝增大则光强增大，但光谱分辨精度也会下降。现有技术中，光谱的分辨精度通常通过定标工具检测光谱峰值的半峰宽来确定，因此光谱峰形的准确确定尤为重要；此外，单色器波长准确性与峰的中心波长相关，同样需要峰形相关的准确信息推导确定。
为使得单色器光谱的校准精度更为准确，本申请提供了一种针对单色器光谱的寻峰方法，基于由采样法得到的多个光强采样点、通过迭代计算的方式确定最适配大多数光强数据点的、峰值曲线段所对应的高斯峰拟合公式，并基于高斯峰拟合公式中的系数取值确定峰值信息(如决定分辨精度的半峰宽以及决定中心波长的峰值中心位置)。
于本申请实施例中，技术人员常用的定标工具(或称为定位物)有汞氩灯、氘灯、氧化钬或He－Ne激光器等。针对不同的定标工具，本申请所提供的针对单色器光谱的寻峰方法可采用不同的定位光谱。下述实施例以汞氩灯为例，对其具体实施细节或相关附图进行说明。
请参见图1，图1为本申请一实施例提供的电子设备100的结构示意图。如图1所示，电子设备100包括至少一个处理器101和存储器103，图1中以一个处理器101为例。处理器101和存储器103通过总线102连接，存储器103存储有可被至少一个处理器101执行的指令，指令被至少一处理器101执行，以使至少一个处理器101执行如下述实施例中的针对单色器光谱的寻峰方法。
于一实施例中，电子设备100可以为计算机、笔记本电脑、服务器、手机等设备。
请参见图2，图2为本申请一实施例提供的针对单色器光谱的寻峰方法的流程示意图。如图2所示，针对单色器光谱的寻峰方法包括如下步骤，由电子设备100执行。
S110：对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段。
光谱仪是一种用于分析物质光谱特征的仪器，它能够将光信号转化为数字信号，确定光的波长、强度、频率等物理参数。光谱仪通过定标物确定已知的标准值、将其测量结果与其标准值进行比对与校准的过程称为定标过程。在定标过程中，技术人员采用高精度电机细分后步进旋转光栅，对其光强进行逐点采样后所输出的谱图为单色器光谱(或称为定标谱图)。
第一光强采样点是指单色器光谱中，对应于以单步累计的电机步进数采样得到的各个光强采样点。定标谱图中以电机步进数为X轴、以电机步进数对应的光强采样值为Y轴，显示各个第一光强采样点的采样坐标，以便于后续的光强采样数据筛选、处理与高斯峰曲线拟合。
在该步骤中，处理器101为了得到谱图中、部分光强采样点所在峰线的相关峰值信息，处理器101需要先基于单色器光谱中的基线信息，对各个第一光强采样点做对应基线光强的扣除操作(即为基线扣除)，以得到扣除基线后的光强数据，即为各个第二光强采样点，及其对应的峰值曲线段。峰值曲线段为初始各个相邻第二光强采样点连接而成的近似峰形的线。
S120：基于峰值曲线段中的峰数、以及峰值曲线段对应的第二光强采样点，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式。
在该步骤中，高斯峰拟合公式分为单峰高斯拟合公式与多峰高斯拟合公式，处理器101基于峰值曲线段中的峰数确定对应的拟合公式类型，然后通过迭代算法不断调试高斯峰拟合公式中的各项系数，以输出最贴合峰值曲线段的高斯峰拟合公式(或者说适配大部分第二光强采样点的高斯峰拟合公式)。
S130：基于高斯峰拟合公式中的峰值系数，确定单色器光谱的峰值信息。
处理器101在不断迭代计算后，得到最贴合峰值曲线段的高斯峰拟合公式。峰值系数是指迭代计算后、最终输出的高斯峰拟合公式中、与峰值信息相关的系数。在该步骤中，处理器101基于最终输出的高斯峰拟合公式中的至少一项峰值系数，直接得到或进一步计算得到单色器光谱的峰值信息，例如半峰宽、峰值中心等。
本申请通过针对单色器光谱的寻峰方法，能够解决现有技术中单色器因步进电机转动受限、或狭缝限制、或外界干扰等影响、所引起的光谱校准时光谱波形粗糙失真、单色器光谱寻峰失败、校准失误的问题。本申请通过对单色器光谱中的第一采样点做基线扣除，得到波长校准范围内、峰值曲线段所对应的第二光强采样点，然后通过迭代算法与各个第二光强采样点、输出高斯峰拟合曲线最适配光强数据点的高斯峰拟合公式，以基于高斯峰拟合公式中的峰值系数确定单色器光谱在波长校准范围内的峰值信息。
基于上述方案，本申请能够通过迭代计算方法，输出与第二光强采样点(或光强数据点)所在峰线尽可能贴合的高斯峰拟合曲线所对应的目标高斯峰拟合公式(即最终的高斯峰拟合公式)，进而依据目标高斯峰拟合公式中的峰值系数，准确高效地确定单色器光谱中的峰值信息。本申请能够实现准确、高效地光谱寻峰与单色器光谱校准，其有效节省了人力物力，且寻峰与校准结果具有较高的可靠性与精度。
针对同一类型的单色器光谱仪，相同衍射光栅由不同步进电机带动旋转时，可能会出现部分步进电机在旋转时无法满足高精度分辨需求，在带动衍射光栅逐步数转动过程中光强变化十分微弱或不存在，进而在输出光谱图谱线时形成阶梯状的平线锯齿波形，影响寻峰准确性或半峰宽计算的问题。为解决上述问题，本申请在上述步骤S110－S130的基础上，于下述实施例中提出了一种针对单色器光谱的寻峰方法，其既可以解决传统曲线平滑方法易受到异常数据干扰的缺陷，也可以避免直接拟合寻峰出现矩阵无法求逆、产生奇异矩阵造成拟合失败或拟合偏差较大的问题。
请参见图3，图3为本申请一实施例提供的针对单色器光谱的寻峰方法的流程示意图。如图3所示，针对单色器光谱的寻峰方法包括如下步骤，由电子设备100执行。
S210：确定单色器光谱中的基线区与峰值区、并将峰值区划分为峰值段与基线段。
单色器的衍射光栅由步进电机带动旋转，以透过狭缝输出不同波长的单色光。电子设备100中的处理器101针对步进电机执行每一步长所对应的光强数据点进行数据处理与计算时，其工作效率会明显下降；且处理器101采样数据时，若与峰线相关性较小的基线区采样点数量在所有光强采样点中占比较大，会造成数据处理与输出结果不稳定，甚至输出结果准确性降低的严重问题。
因此，在该步骤中，需要基于单色器光谱中的光强数据确定基线区与峰值区，并进一步将峰值区划分为基线段与峰值段，以在后续步骤中能够采用合适的数据采集方法采样不同区域的光强数据，提高数据处理、寻峰的工作效率与准确性。该步骤S210包括子步骤S211－S212。
S211：基于单色器光谱中的波长特征，确定单色器光谱中的基线区与峰值区。
在该步骤中，处理器101首先根据单色器光谱中的波长峰值差，确定步进电机的步长差。然后，处理器101基于步长差与步进电机的步长半径，确定基线区与峰值区。
S212：基于预设的第一峰值阈值范围，将峰值区划分为峰值段与基线段；基线参考区域包括基线区与基线段。
在该步骤中，处理器101基于各个光强数据点与预设的第一峰值阈值范围，将峰值区划分为基线段与峰值段。其中，基线参考区域包括基线区与基线段，基线区是对峰线拟合影响程度较小的区域，基线段是对峰线拟合影响程度较大的区域。
请参见图4，图4为本申请一实施例提供的针对单色器光谱分区分段的示意图。如图4所示，处理器101将电机步长差作为各个步长的理论中心所对应的误差范围，并基于误差范围与理论中心快速查找单色器光谱中的多个初始峰，然后从初始峰的中心向两侧延展步长半径，确定步长半径范围内为峰值区2，其余即为基线区1。进一步的，处理器101采用阈值判定方法，基于预设的第一峰值阈值范围对峰值区2中的基线段22及峰值段21进行区分，阈值判定方法还能够筛除基线区1内的较弱特征峰。
针对基线区与峰值区的划分，于一实施例中，在通过初步扫描单色器光谱、确定单色器光谱中的第一个初始峰(光强采样点所对应的第一个初始峰线)后，处理器可以根据初始峰位置与单色器光谱中相邻初始峰之间的理论距离推算其他峰的理论位置范围。具体的，理论距离是指定标工具如汞氩灯、在定标光谱时、相邻峰固定波长之间跨度所对应的理论电机步长(即为波长峰值差)；电机应该以理论电机步长带动单色器光栅完成每轮旋转时、由于自身精度受限最终以实际电机步长完成，电机步长差即指由于电机自身精度或其它问题所造成的、理论电机步长与实际电机步长之间的误差。由此，处理器在推算出其他峰的理论位置范围(或理论中心)后，还应将电机步长差代入、使理论位置范围进一步发生偏移，以得到更加精准的扫描范围，处理器能够以更高效率、快速精准扫描到其他峰峰值区内的光强数据点，并由此确定光强数据点所对应的初始峰中心。最后，处理器从初始峰中心向两侧延展步长半径，确定步长半径范围内为峰值区2，其余即为基线区1。步长半径是指标准光谱中从峰线的峰值中心位置至一侧极限位置需要经历的波长跨度所对应的理论电机步长值。
于一实施例中，针对峰值段与基线段的划分，其对应的第一峰值阈值范围实际是按照起峰趋势确定的。由于实际应用中、单色器光谱中的光强数据并非是稳定维持在恒定的光强范围内的，其基于单色器光谱仪的个体差异性具有较大的变动性。定标工具如汞氩灯、对单色器光谱中的各个特征峰均有标记信息，因此本申请实施例中第一峰值阈值范围可以选用峰值标记点对应光强值的四分之一作为峰值阈值。峰值区内、大于或等于该峰值阈值的光强数据点处于峰值段、小于或等于该峰值阈值的光强数值点处于基线段。于本申请其他实施例中，第一峰值阈值范围的峰值阈值还可以基于峰值标记点对应光强值设置为其他比例。
于另一实施例中，峰值区中峰值段与基线段的划分，还可以按照峰值区内光强数据点的变化趋势确定，即基于光强数据点所在位置的导数确定。光强数据点对应的初始峰曲线，其峰值位置一阶导数为0、峰谷位置一阶导数趋近于0，其余位置一阶导数均明显大于或小于0。由此，根据峰值区内光强数据点初步拟合得到的初始峰拟合曲线、在各个光强数据点所在位置的导数或导数变化趋势，即可确定峰值段与基线段。
S220：分别对单色器光谱中的基线区1与峰值区2进行光谱扫描，得到基线区1、峰值区2分别对应的第一光强采样点。
定标工具在检测单色器光谱的峰值过程中容易受到外界信号干扰、产生温漂等现象，即检测曲线产生波动且影响较大时、光谱中峰值段21左侧基线区1与右侧基线区1会存在明显偏差，这容易造成处理器101在后续针对第一光强采样点扣除同一基线光强时计算出错，进而导致光强采样点所在峰线的半峰宽计算出现偏差。
受到旋转电机转动速度制约，扫描时间与波长范围相关，待校准范围越广对应的扫描时间越长，这会影响光谱校准的速度与效率。针对波长间距较大的基线参考区域，全区域段逐点采样的意义不高，应将靠近峰值中心且影响较大的基线段22作为密集采样区域，将远离峰值中心且影响较小的基线区1作为分散采样区域，以提高采样效率与采样价值，在提高工作效率的同时保证寻峰结果的准确性。
因此，在该步骤中，为了保证单色器光谱仪校准检测时的可靠性与工作效率，本申请采用单步逐点扫描法对峰值区2进行光强采样，得到峰值区2对应的第一光强采样点；采用离散点扫描法对基线区1进行光强采样，得到基线区1对应的第一光强采样点。即针对峰值区2，处理器101为确保检测与校准精度采用逐点扫描的方式进行光强采样；针对基线区1，处理器101采用定步长扫描的方式均值分散采样，或采用变步长扫描的方式离散采样。
S230：基于单色器光谱中、基线参考区域对应的多个第一光强采样点，通过线性拟合方法确定基线对应的线性拟合公式。
光谱基线漂移引起的原因有很多，温度、信号干扰都会引起基线漂移，基线漂移会在一段时间内产生变化，但并不恒定偏高或者偏低。因此，在针对单色器光谱的寻峰过程中，需要先根据基线参考区域中的各个第一光强采样点进行基线拟合，以保证后续步骤中基于线性拟合公式、对各个第一光强采样点执行对应基线光强的扣除操作的准确性，减少因基线扣除不当造成峰值信息(尤其是半峰宽)计算错误的情况。
请参见图5，图5为本申请一实施例提供的针对基线参考区域线性拟合的示意图。如图5所示，处理器101基于基线区1的第一光强采样点(离散点)以及峰值区2基线段22的第一光强采样点(密集点)进行线性拟合，得到基线参考区域中基线所对应的线性拟合公式。
其中，线性拟合方法可采用最小二乘法，线性拟合公式如下式(1)。
y＝kx+b；(1)
其中，y为基线光强值，x为电机步进数，k为线性拟合斜率，b为线性拟合截距。
于一实施例中，在步骤S230之后，针对单色器光谱的寻峰方法还包括基线拟合公式对应的拟合优度的计算与拟合质量的评估。
步骤S235：基于线性拟合公式、与基线参考区域对应的多个第一光强采样点，计算线性拟合公式的拟合优度。
处理器101对于基线的准确拟合，有助于单色器光谱中峰值中心及半峰宽的准确测定。在拟合完成后，处理器101可以基于基线参考区域内的第一光强采样点与线性拟合公式，对拟合公式对应的拟合情况进行评估，评估参数可以为拟合优度、相关度或置信度。以拟合优度R2为例，拟合优度R2的值越接近1，说明回归直线对观测值的拟合程度越好；反之，R2的值越小，说明回归直线对观测值的拟合程度越差，技术人员或处理器101应进一步排查基线参考区域是否有异常特征峰或异常数据干扰。拟合优度R2相关计算公式如下式(2)－(4)。
其中，SSE为残差平方和；SST为总离差平方和：yi为基线参考区域内第一光强采样点的光强实际值，为基线参考区域内第一光强采样点的光强均值，/>表示基线参考区域内、与第一光强采样点的电机步进数对应的拟合光强值；R2表示拟合公式的拟合优度。
S240：基于基线对应的线性拟合公式，对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段。该步骤包括子步骤S241－S242。
S241：基于线性拟合公式，确定各个第一光强采样点对应的基线光强。
每个第一光强采样点具有其对应的电机步进数，在该步骤中，处理器101将各个第一光强采样点对应的电机步进数代入线性拟合公式中，即可计算得到各个电机步进数对应的基线光强。
S242：针对各个第一光强采样点对应的第一光强扣除基线光强，得到扣除基线后、峰值曲线段对应的多个第二光强采样点4。
在计算出各个电机步进数对应的基线光强后，处理器101针对各个第一光强采样点对应的第一光强(即实际测得的光强)，扣除第一光强采样点对应的基线光强，以得到扣除基线后、各个电机步进数对应的第二光强采样点4，处理器101将每两个相邻且相近的第二光强采样点4连接，形成近似于峰线的峰值曲线段。
请参见图6，图6为本申请一实施例提供的扣除基线后的峰值曲线段示意图。如图6所示，基于步骤S230得到的基线拟合公式，对波长校准范围内的所有第一光强采样点进行对应基线光强的基线扣除操作，即可得到如图6所示的基线归一后的曲线，称为峰值曲线段。
S250：基于峰值曲线段中的峰数、以及峰值曲线段对应的第二光强采样点4，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式。
高斯峰拟合公式分为单峰高斯拟合公式与多峰高斯拟合公式，处理器101基于峰值曲线段中的峰数确定对应的拟合公式类型，然后通过迭代算法与第二光强采样点4，不断调试高斯峰拟合公式中的各项系数，以输出最贴合峰值曲线段的高斯峰拟合公式。
因波长校准范围内多峰重叠等情况，处理器101在某些特殊的峰值点位取值时，会出现无法识别峰值的问题。本申请通过步骤S250能够准确识别各个峰值点位、并输出拟合较真实的高斯峰拟合公式，无需人工干预或限定多种判断条件，也不会因相邻峰之间的干扰拟合出偏差较大的高斯峰曲线、或计算出错误的半峰宽与峰值中心。该步骤S250包括下述子步骤S251至子步骤S254。
S251：确定峰值曲线段中的峰数。
于一实施例中，处理器101基于预设的第二峰值阈值范围，确定峰值曲线段中的峰数。例如，处理器101将所有第二光强采样点4中、最高光强的75％作为阈值线(即第二峰值阈值范围为：光强达到最高光强的75％)，来确定峰值曲线段中的峰数。
于另一实施例中，处理器101基于单色器光谱中、针对各个特征峰的标记信息，确定峰值曲线段中的峰数。请参见图7，图7为本申请一实施例提供的识别峰值曲线段中峰数的示意图。定标工具如汞氩灯、对定标图谱中的各个特征峰均有标记信息(峰值标记点3)，在校准区域范围内处理器101可根据汞氩灯对应的特性谱图确定光谱中有多少个峰值点，并据此确认高斯峰拟合公式的公式类型。
S252：基于峰值曲线段中的峰数，确定高斯峰拟合公式的类型。
在该步骤中，若峰值曲线段中的峰数仅存在一个，公式类型为高斯峰单峰拟合公式；若峰值曲线段中的峰数大于一个，公式类型为高斯峰值多峰拟合公式。
高斯峰单峰拟合公式、及半峰宽计算公式请参见下式(5)－(6)：
其中，yb为峰值基线，A为峰面积，ω为峰宽，c为峰值中心，FWHM为半峰宽，σ为总体标准差，此处ω＝2σ。
高斯峰多峰拟合公式请参见下式(7)：
其中，A1为第1峰的峰面积，ω1为第1峰峰宽，c1为第1峰峰值中心；An为第n峰的峰面积，ωn为第n峰峰宽，cn为第n峰峰值中心，以此类推。
S253：基于第二光强采样点4，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式中、各项峰值系数对应的系数最优值。
在该步骤中，处理器101在基于峰值曲线段中的峰数确定高斯峰拟合公式的类型后，可初步选定高斯峰拟合公式中各个系数的初始值。然后，处理器101基于第二光强采样点4，以残差最小为目标，通过对高斯峰拟合公式中的各项峰值系数迭代的方式，输出最终的、各项峰值系数对应的系数最优值，并将各项峰值系数对应的系数最优值代入初始确定类型的高斯峰拟合公式中，输出对应曲线贴合第二光强采样点4的高斯峰拟合公式。
取值最优化的迭代算法即对非线性函数采用最小二乘法，其解决思路为将非线性函数的局部近似为线性，并逐步迭代找到非线性函数的系数最优解，而一般线性转化采用一阶或二阶的泰勒展开。
于一实施例中，处理器101基于第二光强采样点4，通过高斯牛顿法对高斯峰拟合公式中的各项峰值系数迭代计算。当高斯峰拟合公式对应的残差最小时，输出各项峰值系数对应的系数最优值，高斯牛顿法的具体应用过程如下。
定义高斯峰拟合公式的残差公式为e(x)，在任意x＝x0位置附近(x为电机步长值，x0为光强采样点所对应的电机步长值)，求解导数为0时，局部最佳值x＝x1，并以此类推，直至对应的e(xi)-e(xi+Δxi)足够小，处理器101即能够确定找到了峰值系数的最佳近似解，运算收敛即可。其核心思路可看作不断寻找下降增量Δxi的过程。
在迭代运算过程中，可以先将e(x)进行一阶泰勒展开，得到下述公式(8)：
e(x+Δx)≈e(x)+J(x)Δx； (8)
其中，J(x)是e(x)关于x的一阶导数，也称为雅克比矩阵，为求解||e(x+Δx)||2达到最小，即需求解最小二乘问题，如下述公式(9)：
对上式关于Δx求导，并令其为0，则公式变换为(10)：
JT(x)J(x)Δx＝-JT(x)e(x)； (10)
于另一实施例中，处理器101基于第二光强采样点4，通过阻尼牛顿法对高斯峰拟合公式中的各项峰值系数迭代计算；当高斯峰拟合公式对应的残差最小时，输出各项峰值系数对应的系数最优值。
列文伯格－马夸尔特(Levenberg－Marquardt)算法又称为LM算法、阻尼牛顿法，其广泛应用于非线性最小二乘估计中，是最优化算法中的一种。列文伯格－马夸尔特算法是高斯牛顿法的变种，主要优化了高斯牛顿法的两个弊端问题：一是近似海塞矩阵(JTJ)的半正定问题、二是搜索步长可能过大的问题。因此，阻尼牛顿法同时具有梯度法和牛顿法的优点，处理器101能够依据残差最小目标、计算出峰值系数的最优解，阻尼牛顿法的具体应用过程如下：
阻尼牛顿法在原有高斯牛顿法的基础上追加了单位矩阵I、以及步长阻尼项λ。当λ足够小时，阻尼牛顿法对应的最小二乘公式更接近高斯牛顿法；而λ足够大时，更接近梯度下降法，如下式(11)－(12)所示：
(JT(x)J(x)+λI)Δx＝-JT(x)e(x)； (11)
Δx＝-(JT(x)J(x)+λI)-1JT(x)e(x)； (12)
处理器101根据残差情况，不断调节λ以改变合理的Δxi，通过迭代计算的方法最终确定峰值系数的系数最优值。
S254：基于各项峰值系数对应的系数最优值，输出最终的高斯峰拟合公式。
请参见图8至图10，图8为本申请一实施例提供的单峰拟合曲线示意图；图9为本申请一实施例提供的双峰拟合曲线示意图；图10为本申请一实施例提供的双高斯峰分峰示意图。如图8至图10所示，在处理器101通过迭代计算的方式、以残差最小为目标输出峰值系数的系数最优值后，处理器101将该系数最优值代入初始确定类型的高斯峰拟合公式中，以输出目标高斯峰拟合公式(即为最终的高斯峰拟合公式)，并绘制出与第二光强采样点4适配度最高的高斯峰拟合曲线5。
S255：基于最终的高斯峰拟合公式、与峰值曲线段对应的第二光强采样点4，计算高斯峰拟合公式的拟合优度。
在曲线拟合完成、得到最终的高斯峰拟合公式后，处理器101可以基于峰值曲线段对应的目标高斯峰拟合公式与第二光强采样点4，对目标高斯峰拟合公式对应的拟合情况进行评估，评估参数可以为拟合优度、相关度或置信度。以拟合优度R2为例，拟合优度R2的值越接近1，说明回归直线对观测值的拟合程度越好；反之，R2的值越小，说明回归直线对观测值的拟合程度越差，技术人员或处理器101应进一步排查是否存在异常数据干扰。具体计算方法请参见步骤S235，在此不再赘述。
当拟合优度达到预设要求时，即可执行步骤S260：输出峰值中心及半峰宽等相关峰值信息。
S260：基于高斯峰拟合公式中的峰值系数，确定单色器光谱的峰值信息。
在该步骤中，处理器101基于迭代计算所输出的、峰值系数对应的系数最优值，确定单色器光谱中的峰值信息。峰值信息包括峰值中心位置和/或半峰宽。请参见公式(5)－(7)，处理器101根据最终的高斯峰拟合公式(目标高斯峰拟合公式)中的至少一组峰值系数(峰宽ω/ωn与峰值中心c/cn)，确定峰值曲线段中所有峰线的峰值信息(半峰宽与峰值中心位置)。
本申请通过对单色器光谱的不同特征区域进行划分得到基线区1与峰值区2、并采用峰值区2逐点采样、基线区1离散采样的采样方式，在提高基线参考区域的线性拟合准确性的同时，提高了采样、数据处理与寻峰校准的效率。
另外，本申请基于峰值曲线段中的峰数确定高斯峰拟合公式的初始类型，以最小残差为目标，采用列文伯格马夸尔特迭代算法输出曲线形态最适配光强数据点对应峰形的目标高斯峰拟合公式、以及拟合公式中峰值系数对应的系数最优值，并基于系数最优值确定峰值曲线段中各个峰形所对应的峰值信息，如半峰宽、峰值中心位置等，基于上述方法能够准确可靠检测到单色器光谱中的峰值信息，且自动能够执行峰线拟合情况优劣的评估，进行拟合优度、相关度或置信度的分析，便于技术人员及时排查问题、有效节约了人力物力且提高了检测校准的工作效率。
图11为本申请一实施例提供的针对单色器光谱的寻峰装置200的结构示意图。如图11所示，本申请提供了一种针对单色器光谱的寻峰装置200，该装置包括：扣除模块210，被配置为对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段；输出模块220，被配置为基于峰值曲线段中的峰数、以及峰值曲线段对应的第二光强采样点4，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式；确定模块230，被配置为基于高斯峰拟合公式中的峰值系数，确定单色器光谱的峰值信息。
于一实施例中，单色器光谱的寻峰装置还包括：线性拟合模块，被配置为基于单色器光谱中、基线参考区域对应的多个第一光强采样点，通过线性拟合方法确定基线对应的线性拟合公式。
于一实施例中，扣除模块210包括：第一确定单元，被配置为基于线性拟合公式，确定各个第一光强采样点对应的基线光强；扣除单元，被配置为针对各个第一光强采样点对应的第一光强扣除基线光强，得到扣除基线后、峰值曲线段对应的多个第二光强采样点。
于一实施例中，单色器光谱的寻峰装置还包括：定位模块，被配置为基于单色器光谱中的波长特征，确定单色器光谱中的基线区1与峰值区2；光谱扫描模块，被配置为分别对单色器光谱中的基线区1与峰值区2进行光谱扫描，得到基线区1、峰值区2对应的第一光强采样点。
于一实施例中，单色器的衍射光栅由步进电机带动旋转，以透过狭缝输出不同波长的单色光。定位模块包括：步长差确定单元，被配置为根据单色器光谱中的波长峰值差，确定步进电机的步长差；第二确定单元，被配置为基于步长差与步进电机的步长半径，确定基线区1与峰值区2。
于一实施例中，单色器光谱的寻峰装置还包括：划分模块，被配置为基于预设的第一峰值阈值范围，将峰值区2划分为峰值段21与基线段22；基线参考区域包括基线区1与基线段22。
于一实施例中，光谱扫描模块包括：第一采样单元，被配置为采用单步逐点扫描法对峰值区2进行光强采样，得到峰值区2对应的第一光强采样点；第二采样单元，被配置为采用离散点扫描法对基线区1进行光强采样，得到基线区1对应的第一光强采样点。
于一实施例中，单色器光谱的寻峰装置还包括：第一拟合优度计算模块，被配置为基于线性拟合公式、与基线参考区域对应的多个第一光强采样点，计算线性拟合公式的拟合优度。
于一实施例中，输出模块220包括：第三确定单元，被配置为基于峰值曲线段中的峰数，确定高斯峰拟合公式的类型；迭代计算单元，被配置为基于第二光强采样点4，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式中、各项峰值系数对应的系数最优值；输出单元，被配置为基于各项峰值系数对应的系数最优值，输出最终的高斯峰拟合公式。
于一实施例中，输出模块220还包括：峰数确定单元，被配置为基于预设的第二峰值阈值范围，确定峰值曲线段中的峰数。
于一实施例中，输出模块220还包括：峰数确定单元，被配置为基于单色器光谱中、针对各个特征峰的标记信息，确定峰值曲线段中的峰数。
于一实施例中，第三确定单元具体用于：若峰值曲线段中的峰数仅存在一个，公式类型为高斯峰单峰拟合公式；若峰值曲线段中的峰数大于一个，公式类型为高斯峰多峰拟合公式。
于一实施例中，迭代计算单元具体用于：基于第二光强采样点4，通过高斯牛顿法对高斯峰拟合公式中的各项峰值系数迭代计算；当高斯峰拟合公式对应的残差最小时，输出各项峰值系数对应的系数最优值。
于一实施例中，迭代计算单元具体用于：基于第二光强采样点4，通过阻尼牛顿法对高斯峰拟合公式中的各项峰值系数迭代计算；当高斯峰拟合公式对应的残差最小时，输出各项峰值系数对应的系数最优值。
于一实施例中，输出模块220还包括：高斯峰拟合优度计算单元，被配置为基于最终的高斯峰拟合公式、与峰值曲线段对应的第二光强采样点4，计算高斯峰拟合公式的拟合优度。
于一实施例中，确定模块230包括：第四确定单元，被配置为基于峰值系数对应的系数最优值，确定单色器光谱中的峰值信息；峰值信息包括峰值中心位置和/或半峰宽。
上述装置中各个模块的功能和作用的实现过程，具体详见上述针对单色器光谱的寻峰方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储介质存储有计算机程序。计算机程序可由处理器101执行，以完成针对单色器光谱的寻峰方法。
功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器103(ROM，Read－OnlyMemory)、随机存取存储器103(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (19)
1.一种针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，所述方法包括：
对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段；
基于所述峰值曲线段中的峰数、以及所述峰值曲线段对应的第二光强采样点，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式；
基于所述高斯峰拟合公式中的峰值系数，确定所述单色器光谱的峰值信息。
2.根据权利要求1所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，在所述对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段之前，所述方法还包括：
基于所述单色器光谱中、基线参考区域对应的多个所述第一光强采样点，通过线性拟合方法确定所述基线对应的线性拟合公式。
3.根据权利要求2所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，所述对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段，包括：
基于所述线性拟合公式，确定各个所述第一光强采样点对应的基线光强；
针对各个所述第一光强采样点对应的第一光强扣除所述基线光强，得到扣除基线后、所述峰值曲线段对应的多个所述第二光强采样点。
4.根据权利要求2所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，在所述基于所述单色器光谱中、基线参考区域对应的多个所述第一光强采样点，通过线性拟合方法确定所述基线对应的线性拟合公式之前，所述方法还包括：
基于所述单色器光谱中的波长特征，确定所述单色器光谱中的基线区与峰值区；
分别对所述单色器光谱中的基线区与峰值区进行光谱扫描，得到所述基线区、所述峰值区对应的第一光强采样点。
5.根据权利要求4所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，所述单色器的衍射光栅由步进电机带动旋转，以透过狭缝输出不同波长的单色光；所述基于所述单色器光谱中的波长特征，确定所述单色器光谱中的基线区与峰值区，包括：
根据所述单色器光谱中的波长峰值差，确定所述步进电机的步长差；
基于所述步长差与所述步进电机的步长半径，确定所述基线区与所述峰值区。
6.根据权利要求4所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，在所述基于所述单色器光谱中的波长特征，确定所述单色器光谱中的基线区与峰值区之后，所述方法还包括：
基于预设的第一峰值阈值范围，将所述峰值区划分为峰值段与基线段；所述基线参考区域包括所述基线区与所述基线段。
7.根据权利要求4所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，所述分别对所述单色器光谱中的基线区与峰值区进行光谱扫描，得到所述基线区、所述峰值区对应的第一光强采样点，包括：
采用单步逐点扫描法对所述峰值区进行光强采样，得到所述峰值区对应的第一光强采样点；
采用离散点扫描法对所述基线区进行光强采样，得到所述基线区对应的第一光强采样点。
8.根据权利要求2所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，在基于所述单色器光谱中、基线参考区域对应的多个所述第一光强采样点，通过线性拟合方法确定所述基线对应的线性拟合公式之后，所述方法还包括：
基于所述线性拟合公式、与所述基线参考区域对应的多个所述第一光强采样点，计算所述线性拟合公式的拟合优度。
9.根据权利要求1－8任一项所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，所述基于所述峰值曲线段中的峰数、以及所述峰值曲线段对应的第二光强采样点，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式，包括：
基于所述峰值曲线段中的峰数，确定所述高斯峰拟合公式的类型；
基于所述第二光强采样点，通过迭代计算输出所述高斯峰拟合公式中、各项峰值系数对应的系数最优值；
基于各项所述峰值系数对应的系数最优值，输出最终的所述高斯峰拟合公式。
10.根据权利要求9所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，在所述基于所述峰值曲线段中的峰数，确定所述高斯峰拟合公式的类型之前，所述方法还包括：
基于预设的第二峰值阈值范围，确定所述峰值曲线段中的峰数。
11.根据权利要求9所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，在所述基于所述峰值曲线段中的峰数，确定所述高斯峰拟合公式的类型之前，所述方法还包括：
基于所述单色器光谱中、针对各个特征峰的标记信息，确定所述峰值曲线段中的峰数。
12.根据权利要求9所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，所述基于所述峰值曲线段中的峰数，确定所述高斯峰拟合公式的类型，包括：
若所述峰值曲线段中的峰数仅存在一个，公式类型为高斯峰单峰拟合公式；
若所述峰值曲线段中的峰数大于一个，公式类型为高斯峰值多峰拟合公式。
13.根据权利要求9所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，所述基于所述第二光强采样点，通过迭代计算输出所述高斯峰拟合公式中、各项峰值系数对应的系数最优值，包括：
基于所述第二光强采样点，通过高斯牛顿法对所述高斯峰拟合公式中的各项峰值系数迭代计算；
当所述高斯峰拟合公式对应的残差最小时，输出各项峰值系数对应的系数最优值。
14.根据权利要求9所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，所述基于所述第二光强采样点，通过迭代计算输出所述高斯峰拟合公式中、各项峰值系数对应的系数最优值，包括：
基于所述第二光强采样点，通过阻尼牛顿法对所述高斯峰拟合公式中的各项峰值系数迭代计算；
当所述高斯峰拟合公式对应的残差最小时，输出各项峰值系数对应的系数最优值。
15.根据权利要求9所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，在基于各项所述峰值系数对应的系数最优值，输出最终的所述高斯峰拟合公式之后，所述方法还包括：
基于所述最终的高斯峰拟合公式、与所述峰值曲线段对应的所述第二光强采样点，计算所述高斯峰拟合公式的拟合优度。
16.根据权利要求9所述的针对单色器光谱的寻峰方法，其特征在于，所述基于所述高斯峰拟合公式中的峰值系数，确定所述单色器光谱的峰值信息，包括：
基于所述峰值系数对应的系数最优值，确定所述单色器光谱中的峰值信息；所述峰值信息包括峰值中心位置和/或半峰宽。
17.一种针对单色器光谱的寻峰装置，其特征在于，所述装置包括：
扣除模块，被配置为对单色器光谱中的所有第一光强采样点做基线扣除，得到扣除基线后的峰值曲线段；
输出模块，被配置为基于所述峰值曲线段中的峰数、以及所述峰值曲线段对应的第二光强采样点，通过迭代计算输出高斯峰拟合公式；
确定模块，被配置为基于所述高斯峰拟合公式中的峰值系数，确定所述单色器光谱的峰值信息。
18.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1－16任意一项所述的针对单色器光谱的寻峰方法。
19.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序可由处理器执行以完成权利要求1－16任意一项所述的针对单色器光谱的寻峰方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311110687.XA CN117146977A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种针对单色器光谱的寻峰方法、装置与电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311110687.XA CN117146977A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种针对单色器光谱的寻峰方法、装置与电子设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117146977A true CN117146977A (zh) | 2023-12-01 |
Family
ID=88903992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311110687.XA Pending CN117146977A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种针对单色器光谱的寻峰方法、装置与电子设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117146977A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117516715A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-02-06 | 无锡迅杰光远科技有限公司 | 波长标定方法、装置和存储介质 |
| CN117907511A (zh) * | 2024-03-20 | 2024-04-19 | 浙江灵析精仪科技发展有限公司 | 一种多组分重叠峰的自动化解析方法、装置及电子设备 |
-
2023
- 2023-08-30 CN CN202311110687.XA patent/CN117146977A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117516715A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-02-06 | 无锡迅杰光远科技有限公司 | 波长标定方法、装置和存储介质 |
| CN117907511A (zh) * | 2024-03-20 | 2024-04-19 | 浙江灵析精仪科技发展有限公司 | 一种多组分重叠峰的自动化解析方法、装置及电子设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN117146977A (zh) | 一种针对单色器光谱的寻峰方法、装置与电子设备 | |
| EP2710353B1 (en) | SPECTROSCOPIC APPARATUS AND METHOD of DETERMINING COMPONENTS PRESENT IN A SAMPLE | |
| CN106052864B (zh) | 用于波谱中的背景信号的校正的方法 | |
| US7394554B2 (en) | Selecting a hypothetical profile to use in optical metrology | |
| JPWO2017094170A1 (ja) | ピーク検出方法及びデータ処理装置 | |
| CN108181266B (zh) | Tdlas气体浓度检测方法 | |
| CN110084212B (zh) | 一种基于改进正弦余弦算法的光谱特征峰识别定位方法 | |
| CN113450883B (zh) | 一种基于多谱线融合的溶液离子浓度检测方法 | |
| US8564771B2 (en) | Calibration apparatus and calibration method | |
| US10718713B2 (en) | Unknown sample determining method, unknown sample determining instrument, and unknown sample determining program | |
| EP2705338A2 (en) | Estimation of background radiation in spectral datea by polynomial fitting | |
| CN117128877B (zh) | 一种薄膜厚度检测方法、计算机及系统 | |
| CN116613613B (zh) | 激光器的激光校准方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN111077128B (zh) | 使用相对积分参数的拉曼信号位置校正 | |
| JP3872559B2 (ja) | ライブラリ安定演算法を用いた吸収スペクトル判定方法 | |
| CN116794010A (zh) | 一种用于拉曼光谱仪器的跨仪器拉曼位移校准方法及系统 | |
| CN112393802A (zh) | 拉曼光谱检测方法以及设备 | |
| US20220252516A1 (en) | Spectroscopic apparatus and methods for determining components present in a sample | |
| US20230017097A1 (en) | Detecting outliers and anomalies for ocd metrology machine learning | |
| CN117454098B (zh) | 一种基于激光散射的粉尘浓度测量方法及系统 | |
| Salit et al. | Heuristic and statistical algorithms for automated emission spectral background intensity estimation | |
| EP3418676A1 (en) | Check method of worm gears | |
| CN116625959B (zh) | 光栅光谱仪的波长校准方法 | |
| CN115329809A (zh) | 一种适用于红外光谱数据的光谱平滑方法 | |
| KR20230163353A (ko) | 적외선 분광법 분석을 사용하여 모노머 생산, 저장및 취급에서 생성된 원치 않는 폴리머 부산물의 모니터링 및 제어 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |