JP2808449B2 - 分光スペクトルのピーク位置を求める方法 - Google Patents

分光スペクトルのピーク位置を求める方法

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JP2808449B2 JP4334994A JP33499492A JP2808449B2 JP 2808449 B2 JP2808449 B2 JP 2808449B2 JP 4334994 A JP4334994 A JP 4334994A JP 33499492 A JP33499492 A JP 33499492A JP 2808449 B2 JP2808449 B2 JP 2808449B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸収法や発光法あるい
は蛍光法などによって得られる分光スペクトルにおける
ピークの位置を一度に数多く求める方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、分光スペクトルにおけるピークを
サーチするのに、例えばピークの向きが、図3(A)に
示すように、縦軸の上方向にあるとき、ディジタル化
(離散化)したデータ列で上向きに凸である組から中央
部のデータの大きい方から順(例えば、、の順)
に決められたしきい値SLになるまで、あるいは、決め
られた数になるまで、選び出すようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した方
法では、図3(A)に示すように、分光スペクトルにお
けるベースラインBLが平坦であることおよびブロード
で大きなピークがないことが要求されるが、このような
理想的な分光スペクトルは得にくい。例えば同図(B)
に示すように、ベースラインBLが変動すると、本来サ
ーチされてはならない箇所がピークとしてサーチされ
る。また、同図(C)に示すように、ブロードで大きな
吸収帯AZがあると、本来のサーチ対象ではないのに、
ピークが高いためにこれをピーク位置として誤検出して
しまう。そこで、このような場合、同図(C)に示すよ
うに、ピークサーチの対象領域SZを指定していた。
【0004】このように、従来においては、余分にサー
チしたピーク消去して再サーチしたり、サーチ対象領
域を限定してしたため、所望のピークを求めるのに時間
や手間がかかると云った不都合があった。
【0005】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的とするところは、分光スペクトルにお
ける鋭くかつ高い(深い)ピークの位置を一度に数多く
効率よく検出できる方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、分光スペクトルにおいてそのデータの
大きい順から決められたしきい値になるまでの複数のピ
ーク、または、そのデータの大きい順から決められた数
になるまでの複数のピークを求めるようにした分光スペ
クトルのピーク位置を求める方法において、前記分光ス
ペクトルの偶数次微分を行い、得られた微分スペクトル
と前記分光スペクトルとを、ピークの高さと鋭さのいず
れを優先して検出したいかに基づいてそれぞれ重み付け
を行った後、対応するポイント同士加算または乗算する
ことにより混合スペクトルを求め、この混合スペクトル
に基づいてピーク位置を決定するようにしている。
【0007】
【作用】分光スペクトルの測定者がピーク位置を知りた
い吸収帯(発光帯)は、通常、鋭くかつ高い(深い)も
のである。分光スペクトルを2次微分して得られる2次
微分スペクトルでは、鋭い吸収帯(発光帯)ほど振れの
大きいスペクトルになり、それは鋭さを表す指標とな
る。従って、元の分光スペクトルのベースラインが平坦
でなくとも2次微分スペクトルでは平坦になり、ブロー
ドな吸収帯も注目する吸収帯に比べて振れの小さいスペ
クトルになる。このような2次微分スペクトルと元の分
光スペクトルとを、それぞれ重み付けを行った後、それ
らを対応するポイント同士加算または乗算して混合する
ことにより、元の分光スペクトルにおける鋭くかつ高い
(深い)ピークの位置を一度に数多く効率よく検出する
ことができる。
【0008】そして、前記重み付けに際しては、ピーク
の高さと鋭さのいずれを優先して検出したいかによっ
て、その係数を設定すればよい。
【0009】
【実施例】 以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。 図1(A)は、赤外吸収スペクトル(縦軸
は吸光度、横軸は波数)の一例を示し、この図におい
て、符号P〜P10は、ピークを検出したい位置を示
す。そして、このスペクトルにおいては、左端ではベー
スラインBLが持ち上がっており、ピークPとP
の間にブロードで高い吸収帯AZがある。
【0010】図1(B)は、図1(A)に示されるスペ
クトル(以下、元のスペクトルと云い、{a}と表す
を2次微分して得られる微分スペクトル(以下、{b}
と表す)で、図中の符号Q〜Q10は、元のスペクト
{a}における符号P〜P10に対応している。こ
の微分スペクトル{b}においては、元のスペクトル
{a}に見られたようなベースラインBLの持ち上がり
がないと共に、ピークQとQにはブロードな吸収帯
が殆ど現れてない。
【0011】そして、元のスペクトル{a}におけるP
〜P10の中では、ピークPが最も大きく(高
く)、ピークPが最も小さい(低い)。これに対し
て、微分を2回行った場合、鋭いピークほど振れが大き
いと云った特性があるので、微分スペクトル{b}にお
けるQ〜Q10の中では、ピークQがかなり大きな
振れとなっている。同様に、ピークQ,Qもかなり
大きな振れとなっている。
【0012】ここで、微分スペクトル{b}のみに基づ
いて元のスペクトル{a}におけるピーク位置を、深い
(振れが大きい)もの順に行うことが考えられるが、こ
のようにすると、元のスペクトル{a}において小さな
ピークであっても鋭ければ(例えばピークP)、2回
微分することにより、微分スペクトル{b}における振
れが大きくなるので、優先的に検出されてしまうと云っ
たことが生ずる。
【0013】そこで、本発明者は、元のスペクトル
{a}と微分スペクトル{b}とを適宜混合することを
思いつき、これを行ったところ、高さ(深さ)をも考慮
してピークを検出することができ、上述のような不合理
を回避することができたのである。
【0014】元のスペクトル{a}と微分スペクトル
{b}との混合は、対応するポイント同士を加算しても
また乗算してもよい。この場合、両スペクトル{a},
{b}に適宜重み付けをしてもよい。以下、両スペクト
{a},{b}を混合する手法について説明する。
【0015】まず、元のスペクトル{a}と微分スペク
トル{b}とを加算することにより混合する手法につい
【0016】両スペクトル{a},{b}を加算するに
際しては、両スペクトル{a},{b}における縦軸の
スケールが互いに異なるので、それぞれのデータを0〜
1の間に正規化する必要がある。今、正規化された元の
スペクトル、微分スペクトルをそれぞれ{a’}、
{b’}とすると、加算によって両スペクトル
{a’}、{b’}を混合したときに得られる混合スペ
クトル{c’}は次の式(1)のように表される。 {c’}=X・{a’}+Y・{b’} ……(1) 但し、X,Yは重み付けの係数で、X,Y≧0、 X+
Y=定数である。
【0017】上述のようにして求められた混合スペクト
ル{c’}において、ピーク位置を高い(深い)順に優
先的に検出する。この加算による両スペクトル
{a’}、{b’}の混合を行うた場合には、図1
(A),(B)に示すように、振れの方向が両スペクト
{a’}、{b’}の間において逆になることがある
ので、いずれか一方のデータに−1を予め乗じておくの
が好ましい。
【0018】また、前記(1)式における係数X,Y
は、測定者がピークの高さと鋭さのいずれを優先して検
出したいかによって設定すればよい。なお、係数Xが係
数Yより大きくなるほどベースラインBLの持ち上がり
やブロードな吸収帯AZを検出すると云った問題が発生
しやすくなる。
【0019】次に、元のスペクトル{a}と微分スペク
トル{b}とを乗算することにより混合する手法につい
【0020】元のスペクトル{a}と微分スペクトル
{b}とを乗算して混合スペクトル{c}を得るとき
は、上述の加算の場合と異なり、それぞれのデータを正
規化する必要はない。また、この乗算の場合において
も、振れの方向が逆のときは、微分スペクトル{b}
−1を予め乗じておくのが好ましい。乗算によって両ス
ペクトル{a},{b}を混合したときに得られる混合
スペクトル{c}は次の式(2)のように表される。 {c}={a+|X|}・{b+|Y|} ……(2)
【0021】そして、前記(2)式において、|X|<
|Y|であれば、高さを優先して、また、|X|>|Y
|であれば、鋭さを優先して、それぞれピークを検出す
ることができる。
【0022】図2は、前記乗算によって得られた混合ス
ペクトル{c}を表しており、図中の符号R〜R10
は、図1(A)に示される元のスペクトル{a}におけ
る符号P〜P10、図1(B)に示される微分スペク
トル{b}における符号Q〜Q10に対応している。
そして、この例においては、係数|X|,|Y|を共に
ゼロとした。
【0023】図1(A)に示される元のスペクトル
{a}と図2に示される混合スペクトル{c}とを比較
してみると、次のことが判る。
【0024】すなわち、元のスペクトル{a}において
は、高さの順は、P>P>P>P>P>P
>P>P>P10>Pとなっており、また、鋭さ
の順は、P>P>P>P>P>P>P
>P>P10となっている。これに対して、混合
スペクトル{c}においては、R>R>R>R
>R>R>R>R>R>R10となってい
る。
【0025】このことから、上記元のスペクトル{a}
と微分スペクトル{b}とを混合することにより、高く
て鋭いピーク(スペクトルにとって特徴的な吸収帯)か
ら優先して検出することができ、しかも、ベースライン
BLの変動やブロードな吸収帯による妨害などによる誤
検出が大幅に少なくなることが判る。
【0026】なお、上述の実施例においては、元のスペ
クトル{a}を2次微分していたが、本発明はこれに限
られるものではなく、元のスペクトル{a}を4次、6
次など偶数次微分しても、同様の効果が得られる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、分光スペクトルの偶数次微分を行い、得られた微分
スペクトルと前記分光スペクトルとを、ピークの高さと
鋭さのいずれを優先して検出したいかに基づいてそれぞ
れ重み付けを行った後、対応するポイント同士加算また
は乗算することにより混合スペクトルを求め、この混合
スペクトルに基づいてピーク位置を決定するようにして
いるので、分光スペクトルにおける鋭くかつ高い(深
い)ピークの位置を一度に数多く効率よく検出すること
ができる。
【0028】 そして、本発明では、混合スペクトルを求
める際、得られた微分スペクトルと分光スペクトルとに
対して重み付けを施すようにしているので、ピークの高
さと鋭さのいずれかを優先して、分光スペクトルのピー
クの位置を効率よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は赤外吸収スペクトルの一例を示す図で
あり、(B)は(A)に示されたスペクトルを2次微分
して得られる微分スペクトルを示す図である。
【図2】図1(A),(B)にそれぞれ示されたスペク
トルを乗算して得られる混合スペクトルを示す図であ
る。
【図3】従来方法の欠点を説明するための図である。
【符号の説明】
〜P10…ピーク位置。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分光スペクトルにおいてそのデータの大
    きい順から決められたしきい値になるまでの複数のピー
    ク、または、そのデータの大きい順から決められた数に
    なるまでの複数のピークを求めるようにした分光スペク
    トルのピーク位置を求める方法において、前記分光スペ
    クトルの偶数次微分を行い、得られた微分スペクトルと
    前記分光スペクトルとを、ピークの高さと鋭さのいずれ
    を優先して検出したいかに基づいてそれぞれ重み付けを
    行った後、対応するポイント同士加算または乗算するこ
    とにより混合スペクトルを求め、この混合スペクトルに
    基づいてピーク位置を決定するようにしたことを特徴と
    する分光スペクトルのピーク位置を求める方法。
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JP4657777B2 (ja) * 2005-03-28 2011-03-23 新日鉄エンジニアリング株式会社 被覆損傷解析装置および方法ならびにそのプログラム
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