KR20070055488A

KR20070055488A - 입력 데이터의 자동방식 배경 제거기

Info

Publication number: KR20070055488A
Application number: KR1020077001107A
Authority: KR
Inventors: 칸웬 리우
Original assignee: 람다 솔루션즈 인코포레이티드
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2007-05-30
Also published as: US20060255249A1; US7329852B2; AU2005256920A1; BRPI0512609A; EP1782621A1; CN101002460A; WO2006000879A1; IL180228A0; US20050285023A1; MX2007000064A

Abstract

본원은 분광광도법 데이터용과 같은 입력 데이터용의 자동방식 배경 신호 제거를 하는 것이다. 입력 데이터는 CCD 분광계 또는 크로마토그래피 장치에 의해 해석되는 것과 같은 입력 픽셀 포인트와, 상기 데이터 포인트에 대응하는 세기 값을 갖는다. 데이터 포인트 사이에 세기 값의 변화 분포가 결정되고, 그리고 노이즈 레벨이 분포용 임계치를 설정하여 판단한다. 노이즈 영역은 세기 값의 변화가 노이즈 레벨 내에 있는 연계 입력 포인트의 사전결정된 수로서 확인된다. 인접한 노이즈 영역이 연결되고 그리고 배경 신호가 결정되어 공제된다. 스파이크 노이즈 영역이 또한 확인 여과되어, 픽셀 포인트의 제2사전결정된 수보다 적은 수로 구해진 피크가 트루(true) 피크가 아닌 스파이크로서 결정된다. 논-스파이크 대형 진폭의 노이즈는 선택적으로 여과된다.

분광광도법, 배경 신호 제거, 평활화, CCD, 노이즈, 분광계, 스펙트럼.

Description

입력 데이터의 자동방식 배경 제거기{AUTOMATIC BACKGROUND REMOVAL FOR INPUT DATA}

본 발명은 분광기사용 데이터, 크로마토그래피 데이터, 또는 기타 다른 입력 데이터를 이용 표시하고 그리고 타겟 샘플의 데이터에서 배경 신호 또는 노이즈를 자동적으로 제거하는 것에 관한 것이다.

분광기사용은 화학 및 재료 분석을 하는데 폭넓게 적용되는 분석방법이다. 그런데, 배경 신호는 흔히 계기 응답 변동, 데이터 전송, 및 그와 같은 것에 의해 생성된 "노이즈" 또는 대기 잡음과, 샘플 컨테이너로 인한 타겟 샘플의 스펙트럼에서 얻어진 분광기사용 데이터에 기본적으로 내재되어 있다.

샘플의 트루(true) 신호가 나타나게 스펙트럼의 데이터로부터 상기 배경 신호 또는 노이즈를 제거하는 작업은 많은 정성과 정량의 분광기사용을 적용하는 데에서 매우 중요한 것이다. 예를 들면, 스펙트럼이 데이터베이스로 들어가기 전에 배경 제거(background removal)는 유용한 것이다. 이러한 사실은 흔히, 모순 없이 모든 스펙트럼이 플랫 배경(flat background)을 가지도록 만들 필요가 있게 한다. 플랫 배경은 스펙트럼, 피크 선택 및 확인 그리고 스펙트럼의 라이브러리 검색의 모든 표시를 향상한다. 스펙트럼의 데이터에 함유된 배경 노이즈는 대부분 검색 알고리즘에서 부정적인 효과(negative effect)를 갖는다.

본원은 배경 제거 방법, 시스템 및 컴퓨터 정보 매체를 제공한다. 본원 방법은 예를 들어, 분광계 또는 크로마토그래피 데이터에서 구해진 스펙트럼의 데이터인 입력 데이터를 입력하는 단계를 포함하며, 상기 데이터는 입력 포인트와, 상기 입력 포인트에 대응하는 세기 값(intensity values)으로 만들어진다. 다음, 입력 포인트 사이에 세기 값에서의 변화의 절대값 분포가 결정되고 그리고 상기 분포의 임계치에 따르는 입력 데이터의 노이즈 레벨을 판단한다. 상기 방법은 부가로 세기 값에서의 변화가 노이즈 레벨 내에 있기 위해 사전 결정된 수(predetermined number)의 연계된 입력 포인트를 식별하는 단계와, 확인된 노이즈 영역에 기본한 입력 데이터에서 배경을 공제하는 단계 및, 배경 제거된 데이터를 타겟 샘플로서 출력하는 단계를 수반한다.

노이즈 레벨은 상기 임계치 밑에 세기 값에서의 변화의 절대값에 기본하여 판단되고, 그리고 상기 세기 값에서의 변화의 절대값 범위 또는 중앙값(median), 최빈수(mode), 또는 중간값(mean)과 같은 평균(average)은 상기 임계치 위에 분포 값으로 정해진다.

선택적으로, 상기 방법은 입력 포인트의 제2사전결정된 수보다 작은 수로 구해진 피크로서 스파이크 노이즈 영역의 식별부를 구비한다.

노이즈 영역과 라인 구간 연결 인접 노이즈 영역은 배경으로 설명된다.

또한, 입력 데이터는 분포를 결정하기에 앞서 표준화 및/또는 평활화 작업에 의해 먼저 처리된다.

평활한 입력 데이터가 처리되면, 상기 배경은 평활한 입력 데이터용으로 결정되고 그리고 비평활한 입력 데이터로부터 공제된다.

또한, 스파이크 노이즈 영역은, 연계 입력 포인트의 제2사전결정된 수보다 작은 수에서 구해진 피크가 스파이크로서 결정되도록 확인 및 여과된다.

또한, 스파이크 노이즈 영역은, 제2데이터 포인트와 연속하는 것 중 뒤에서 2번째 데이터 포인트 중의 적어도 하나가 상기 피크의 최고 세기 포인트에 대응하는 피크로서 발견된다.

또한, 스파이크 노이즈 영역은 연계 데이터 포인트의 사전결정된 수의 범위 내에서 적어도 2개 피크 포인트를 가진 피크 영역으로 검출된다. 연계 데이터 포인트의 사전결정된 수는 임의적인 분광광도법 적용(spectrometry application)을 위해 5로 설정된다.

도1은 본 발명의 실시예에 따르는 자동방식 배경 제거 방법의 흐름도이다.

도2는 추가 세목과 선택적 특징을 가진, 본 발명의 실시예에 따르는 자동방식 배경 제거 방법의 흐름도이다.

도3은 y-축에 대응하는 좌표로 나타낸 데이터 포인트의 세기를 가진 샘플 스펙트럼을 나타낸 도면이다.

도4는 본 발명의 실시예에 따르는 샘플 스펙트럼의 절대 세기의 변화 분포를 나타낸 도면이다.

도5는 본 발명에 따라 구해진 배경이 제거된 스펙트럼과 샘플 스펙트럼을 나타낸 도면이다.

도6은 본 발명에 따라 구해진 배경 제거된 스펙트럼과 샘플 스펙트럼을 나타낸 도면이다.

도7은 종래 방법에 따르는 수동식 배경 제거를 나타낸 도면이다.

도8은 본 발명에 따르는 시스템의 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하에 본원의 발명을 이해하는데 적절한 실시예를 기술한다. 그러나, 본원 발명은 본 발명의 정신을 이탈하지 않는 범위내에서 본원 발명을 다양한 방식으로 실시할 수 있는 것이며, 본원의 실시예도 다른 형태로 변경하여 실시할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 기술된 실시예의 실례 또는 특징은 본 발명의 정신을 이탈하지 않는 범위내에서, 선택적으로 또는 전체적으로 다른 특징 또는 실시예로 생략, 합체될 수 있으며 또는 특징 또는 실례를 대체하여 사용될 수 있는 것이다. 따라서, 본원에 첨부 도면과 상세한 설명은 본 발명을 설명하는 목적으로 도시 및 기재된 것으로서, 본 발명의 범위가 기재된 내용으로 한정되지 않아야 한다. 본 발명의 범위는 첨부 청구범위에 의해 한정되는 것이다.

본원에 기술되는 방법, 시스템 및 수단은 분광기 사용 데이터와 신호 처리의 세기 분포의 통계치에 기본한다. 상기 처리는 표준화, 평활화 및 여과 단계를 구비하여 배경 데이터와 노이즈 신호를 식별하고, 따라서 트루(true) 샘플 스펙트럼의 신호를 추출한다.

상기 스펙트럼의 데이터는 많은 형태의 생물학적, 광물학적, 화학적 및 재료학적 샘플로부터 구할 수 있는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 일반적인 적용에는 제한적이지 않은 예를 들어 설명하는 기재로서, 상술된 단계의 유도와 조합에 더하여, 석유제품, 식물군 또는 파우나 시험품(floral or faunal specimen), 셀룰러 제품을 함유하는 유기화학 샘플 및, 계속적으로, 자연적으로 발생하거나 또는 인위적으로 생성된 무기화합물을 함유하는 무기물 샘플을 포함한다. 본원에 기술된 자동방식 배경 제거(automatic background removal)는, 라만(Raman), FT-IR, 원자형광, NMR, MS와 같은 배경 위에 급경사 피크(sharp peak)를 나타내는 분광기 사용 데이터에 적용된다. 또한, 크로마토그래피 데이터(넓게는, 분광기 사용 데이터도 있음)에도 적용할 수 있으며, 여기서 양(예를 들면, 세기, 흡수도, 상대 존재비, 응답)은 시간의 함수로서 변하고 그리고 데이터는 배경 위에 피크의 형태(the form of peaks over background)로 주어진다. 부가적으로, 필수적이지 않게 사용된 스펙트럼 데이터는 샘플로부터 구해졌거나 구할 수 있는 완전한 스펙트럼을 필연적으로 함유한다. 본 발명은 또한 디지털 이미징과 같은 분광광도법 이외에 분야에도 적용할 수 있는 것이다.

스펙트럼은 일련의 (x,y)데이터 포인트 값으로 구성된다. 예를 들어, 도3은 샘플 스펙트럼의 데이터를 나타낸다. 일반적으로, 포인트 값은 CCD(전하결합소자) 디텍터의 픽셀 값에 대응하는 것과 같이 균등하게 공간져 있으며, 제1픽셀에서부터 CCD 디텍터의 최대 픽셀 수까지 동작한다. 선택적으로, CCD 이외에 디텍터를 사용하여 샘플로부터 스펙트럼의 데이터를 수집할 수 있다. 또한, 이전에 구해진 스펙트럼의 데이터가 데이터 스토리지에서 입력될 수도 있다. 데이터 포인트의 값은 픽셀 값의 세기를 나타낸다. 입력 데이터의 (x,y)값은, 상기 데이터가 배경 위에 피크 형태를 취하는 동안에는 "세기(Intensity)" 또는 "픽셀 수(Pixel Numbers)"가 되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.

CCD 디텍터를 사용하는 분광기사용의 적용에서는, 1차원의 CCD 칩 표면이 일반적으로 1개 또는 복수개의 스트립에 저장되어서 픽셀 수의 함수로서 CCD 정보(세기 값)의 1개 또는 복수개의 도표를 생성한다. 또한, 상기 값은 CCD 디텍터의 픽셀 수에 대응하는 웨이브 길이(예, 나노미터에서) 또는 웨이브 수(예)와 같이, 균등하지 않은 공간으로 있을 수도 있다. 양호하게, 균등하게 공간진 픽셀 수가 대부분의 설명에서 값으로 사용된다. 이러한 경우에, 스펙트럼은 픽셀 수의 함수로서 일련의 세기 값(임의 단위)이다.

상기 스펙트럼은 상승된 균등하지 않은 배경 레벨의 상부에 피크로 구성된다. 배경은 샘플 컨테이너(설명된 경우에는 플라스틱 캡슐), 라이트 스캐터링(light scattering), 및 가능한 약한 형광성으로 인해서 생성된다.

도1은 자동방식 배경 제어방법의 블록 다이어그램이다. 다음에 기술되는 내용은 도1, 도3, 및 도4를 참고로 하여, 주요한 다수의 동작 또는 단계로 실시되는 본 발명의 실시예를 설명하는 것이다. 이들 동작은 반드시 모든 동작이 필요한 것은 아닌 동작들이 다음에 따르는 순서로 모두가 필히 이행될 필요가 없는 방식으로 실시되는 것으로 이해하여야 한다. 도3은 축으로 세기가 도시된, 구해진 스펙트럼 데이터의 예를 나타낸 도면이다.

도1의 1에서, 이웃한 입력 포인트 사이에 세기 값의 변화 절대값(예, 스펙트럼의 제1도함수의 절대값)의 연산:

[y_i+1-y_i-]

여기서, I=0, 1, 2, ... N-1,

N은 데이터 포인트의 최대 수 이다.

상기 N-1 AVFD 값으로부터, S2에서, 스펙트럼의 AVFD(the absolute values of the first derivatives)크기의 도수분포를 작성한다. 도4는 도3의 예를 든 스펙트럼용 도수분포를 나타낸 도면이다.

스펙트럼의 세기 변화의 절대값의 분포가 분석된다. 절단값(cutoff value) 또는 임계값(threshold)이 실험적으로 설정되어 타겟 범위에 대응하는 상기 분포의 후미 영역을 절단한다. 선택적으로, 사전 결정된 임계값이 공지된 다양한 타입의 스펙트럼용으로 사용된다. 예를 들어, 도4의 분포용으로는, 최대 계수의 대략 15%의 절단값이 사용된다. 이러한 절단값 보다 낮은 AVFD 값은 신호 분포로서 처리된다. 나머지 분포(노이즈 분포)의 중앙값은 노이즈 레벨(nsLvl)로서 취해진다.

이러한 포인트에서, 타겟 샘플 스펙트럼의 세기 레벨 변화의 범위가 나머지 분포로부터 선정되고 그리고 산술평균, 중앙값 또는 최빈수와 같은 평균이 설정된다. 따라서, 스펙트럼의 배경 노이즈 레벨이 상기 범위 내에서 감소하는 세기 값에서의 변화로 설정된다.

S3에서, 전체 스펙트럼은 상기 스펙트럼의 결정된 노이즈 레벨에 따라 분석 된다. 노이즈 영역은 다음과 같이 정해진다. 세기가 변하는 절대값을 가진 사전 결정된 수의 픽셀로 구성된 임의 영역이 모두 노이즈 레벨 내에 있다. 상기 사전 결정된 수는 예를 들어 분광 광도법 적용용으로 5 연속 픽셀이다. 전체 스펙트럼은 상기 노이즈 영역을 검색한다.

다음, 인접한 노이즈 영역이 직선 구간으로 연계된다. 상기 노이즈 영역과 라인 구간은 스펙트럼의 배경을 구성한다.

도1에서 S4에서, 스펙트럼의 배경은 원 스펙트럼에서 빼내어져 배경-제거된 스펙트럼이 구해진다. 배경 제거된 스펙트럼은 피크 영역과 제로 세기 영역을 구성하고, 그리고 타겟 샘플의 트루 스펙트럼에 대응한다.

S5에서는, 배경 제거된 스펙트럼을 나타내는 보다 유용한 스펙트럼 외관을 달성하기 위해서, 위에서 판단된 바와 같이 노이즈 레벨 내의 노이즈가 선택적으로 도5에 도시된 바와 같이 배경 제거된 스펙트럼의 제로 세기 영역에 다시 더해진다. 또한, 도6에 도시된 바와 같이, 상기 배경 제거된 스펙트럼에는 동시적으로 원 스펙트럼이 표시된다.

도2는 임의 선택적인 추가 동작에 더하여 보다 상세하게 도1의 동작을 나타낸 도면이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 도1과 관련하여 상술된 동작 전에, 스펙트럼이 표준상태로 되어 사용된 매개변수가 상기 배경을 억제하는 것을 수월하게 한다. 이러한 방식에서는, 노이즈 영역에 의해 분할된 2개 연계 라인 구간이 90도 미만의 각도와 같이 심한 급경사(예각)의 각도를 형성하지 않는다. 이러한 사실이 전체 스펙트럼 위에서 상당히 평활한 배경을 보장한다. 이러한 사실은 상기 과정이 다른 신호 세기의 다양한 스펙트럼에 적용될 때에도 필요한 것이다.

본 발명의 양호한 실시예에 의거, 2개 인접한 노이즈 영역(N1, N2)을 연결한 라인 구간이 피크 영역을 교차하면, 1개 이상의 피크 영역 포인트의 세기 값이 대응 라인 구간 포인트(들)의 세기 값보다 작도록, 라인 구간 상에 대응 데이터 포인트와의 최대 음수 차(negative difference)를 가진 피크 영역 포인트가 배경 포인트(BP:background point)로 설정되고, 그리고 2개 라인 구간이 형성되어, 제1라인 구간이 노이즈 영역(N1)을 배경 포인트(BP)에 연결하고, 그리고 제2라인 구간이 노이즈 영역(N2)을 배경 포인트(BP)에 연결한다.

이러한 표준화 과정은 다양한 방식으로 실시된다. 본 발명의 실시예에 따라서, 예를 들어, 표준화는 원 스펙트럼의 최대 피크 세기를 찾아내고, 최대 피크 세기로 스펙트럼의 각각의 데이터 포인트의 세기 값을 나누어서 이루어진다. 따라서, 매 표준화된 스펙트럼은 1.0의 최대 세기를 갖는다. 다음, 표준화된 스펙트럼이 1000과 같은 상수 인수로 일정 비율로 올라가서, 수치 조작을 수월하게 한다.

부가로, 본 발명의 실시예에 의거, 선택적 평활 단계가 실시되어 노이즈 피크의 수를 최소로 하도록 제거되고, 따라서 트르 피크의 인식을 최대로 한다. 평활화 과정은, 데이터 포인트를 구비한 인접 데이터 포인트의 (n)수의 평균 세기로 있는 세기 값으로 원 스펙트럼에 있는 각각의 데이터 포인트의 세기 값을 대체하는 과정을 수반한다. 즉, 인접한 평균 평활화 또는 무빙 윈도우 평균화가 사용된다. 예를 들면, (n)은 3:5 따위가 될 수 있다. 예를 들어, 사비츠스키-고레이 평활 법(Savitzsky-Golay smoothing), 빠른 푸리에 변형(Fast Fourier Transforms), 또는 그와 같은 다른 평활화 방법도 적용될 수 있다. 이러한 표준화 및/또는 평활한 스펙트럼은 때때로 처리되는 스펙트럼으로 참고된다.

양호한 실시예에 의거, 평활화가 스펙트럼용으로 처음 사용되면, 상술된 배경 제거과정이 사용되어 평활한 스펙트럼용 배경을 찾아내지만, 일단 평활한 스펙트럼용 배경이 확인되면, 평활한 스펙트럼의 배경이 원 샘플 스펙트럼으로부터(평활한 또는 처리된 스펙트럼으로부터 대신함) 공제 된다.

도2에 보다 상세하게 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 면에 의거, 이웃한 데이터 포인트 사이에 세기 변화의 절대값을 연산하고(도2의 S2) 그리고 도2의 S3에서 도수분포(도4에 도시)가 도3에 도시된 스펙트럼용으로 생성된 후에, 절단 값 또는 임계값을 도2의 S4에서 선택하여 배경 신호로 인한 작은 세기 변화로부터 샘플의 스펙트럼의 피크 신호로 인한 큰 세기 변화와 분리한다.

이러한 절단 값은 실험적으로 구해진다. 도시된 샘플용으로, 이러한 절단 값은 양호하게 최대 계수의 15% 부근(예를 들어, 이러한 절단 값은 도4의 용으로는 대략 23)에서 설정된다. 도2의 S5에서, 나머지 분포(노이즈 분포)의 중앙값은 샘플 스펙트럼의 노이즈 스펙트럼 범위(예, 2.75)의 중앙값으로 취해진다. 노이즈 스펙트럼 범위의 중앙값 대신에, 평균 또는 최빈수 또는 범위와 같은 다른 통계 자료가 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 중앙값 또는 평균 또는 범위 또는 그와 같은 것들을 사용하여 다음과 같이 피크를 결정한다. 상기 중앙값(또는 다른 통계자료)보다 높은 이웃한 데이터 포인트 사이에 변화된 세기 값은 피 크 부분으로 해석된다.

도2의 S6에서는, 다음, 노이즈 스펙트럼의 범위에 따르는 노이즈 레벨이 추출된다. 노이즈 영역은 다음과 같이 판단된다. 노이즈 레벨 내에 모두 있는 세기 변화의 절대값을 가진 픽셀 포인트의 사전 결정된 수(m)로 구성된 임의 영역이 노이즈 영역으로 간주 된다. 그러한 사전 결정된 수는 예를 들어 임의 분광광도법 적용용으로 5연계 픽셀 포인트가 된다. 전체 스펙트럼은 상기 노이즈 영역용으로 서치되고 그리고, 이러한 기준을 안전하게 하지 않는 영역은 스펙트럼의 피크 영역의 부분으로 간주된다. 예를 들면, 데이터 포인트로 시작하는 임의 영역용으로,

i=0,1,2, ... ,N-m 이고,

N은 데이터 포인트의 최대 수(예를 들면, 픽셀 포인트의 최대 수)이고, m은 기준을 안정적으로 하는 데이터 포인트의 사전설정된 연계 수로서, 다음과 같이(nsLvl는 노이즈 레벨) 이루어진다.

[y_i ₊₁ - y_i]<nsLv1

[y_i ₊₂ - y_i ₊₁]<nsLv1

....

[y_i _+m - y_i _+m-1]<nsLv1

인접한 노이즈 영역은 직선라인으로 연결된다. 따라서, 노이즈 영역과 라인 구간의 순차적인 연결이, 도3에 도시된 샘플 스펙트럼용의 도5에 도시된 스펙트럼의 배경(하부 라인)을 구성한다.

다음, 스펙트럼의 배경이 공제된다. 배경 제거된 스펙트럼에 도달하도록, 샘플 스펙트럼의 배경이 원 샘플 스펙트럼으로부터 대응 픽셀 수로 공제된다. 배경 제거된 스펙트럼은 피크 영역과 제로 세기 영역으로 구성된다. 제로 세기 영역은 배경 세기 값이 샘플 스펙트럼 세기 값과 동일할 때에 발생한다.

양호한 실시예에 의거, 스파이크는 다음과 같이 여과된다. 많은 분광기 사용의 적용에서는, 5데이터 포인트의 최소값을 취하여 피크: 피크 기본에서 2픽셀, 피크 최대에서 1, 그리고 그 사이에서는 2를 형성한다. 따라서, 5데이터 포인트보다 작은 수를 갖는 피크는 노이즈 스파이크로서 간주될 수 있다.

또한, 대형 진폭을 가진 노이즈의 필터링을 선택적으로 실시한다. 그러한 대형 진폭의 노이즈는 처음에 피크 신호로서 취해진다. 양호한 실시예에 따라서, 5연계 데이터 포인트 내에서 1피크 보다 많은 임의 피크 영역은 노이즈 신호로서 간주된다. 상기 수 5는 피크를 형성할 필요가 있는 데이터 포인트의 최소 수를 형성하는 양호한 방식에 따른 다른 적용에서 다르게 있다. FFT필터로 노이즈 신호를 여과하는 다른 방식의 필터링이 이용될 수도 있다.

본 발명의 부가 실시예에 따라, 선택적 스파이크 필터링 작업이 실시되어, 마지막 픽셀 포인트에 대해 2번째가 상기 피크의 최고 세기 포인트에 대응하는 피크가, 스파이크로서 간주되고 그리고 스펙트럼의 데이터에서 여과된다.

사용자에게 출력하는 보고서 또는 그래프용으로 보다 유용한 외관을 이루기 위해, 노이즈가 배경-제거된 스펙트럼에 다시 더해진다. 특히, 스펙트럼의 노이즈 레벨은 배경 공제된 스펙트럼의 제로 세기 영역에 다시 더해져서, 사용자가 용이하 게 예상 또는 인식하도록 보다 유사하게 이루어진 스펙트럼 외관을 제공한다. 추가 노이즈가 스펙트럼의 피크 영역에 더해지지 않는다는 점에 주의한다. 도6은 원 스펙트럼(실선 곡선)과 동일한 그래프 상에 좌표로 나타낸 최종 배경-제거된 스펙트럼(점선 곡선)을 나타낸 도면이다.

도8은 본 발명에 따르는 시스템을 실시하는 배경 제거 시스템을 나타낸 도면이다. 모듈(8-1)은 입력 데이터 수신기를 나타낸 것으로서, 상기 수신기는 입력 포인트에 대응하는 세기 값과 CCD 분광계의 픽셀 포인트와 같은, 입력 포인트를 구비하는 입력 데이터를 수신하도록 설계된다. 화살표는 시스템으로의 입력과 시스템으로부터의 출력을 나타낸다.

분포는 노이즈 레벨 세터(setter)(8-2)에 의해 결정된다. 따라서, 인접 입력 포인트 사이에 세기 값에서의 변화 절대값의 분포가 결정된다. 또한, 모듈(8-2)은 분포용 임계값에 따르는 입력 데이터의 노이즈 레벨을 판단한다.

노이즈 영역 식별기(8-3)는, 세기에서의 변화가 노이즈 레벨 내에 있는 연계 입력 포인트의 사전결정된 수를 확인하여 노이즈 영역을 식별한다. 따라서, 식별된 인접 노이즈는 모듈(8-3)에서, 라인으로 연결된다.

모듈(8-4)은 식별된 노이즈 영역에 기본한 입력 데이터의 스펙트럼에서 배경 신호를 공제하는 배경 제거기이다.

본 발명의 상태에서 자동방식 배경 제거 과정은 대부분의 경우에서 수동적인 배경 제거로 달성되는 품질과 비교할 수 있다.

도7은 도3의 스펙트럼의 수동적으로 선택된 배경(사각형 심볼의 하부 곡선) 을 나타낸 도면이다. 사용자의 클릭으로, 스펙트럼 상에 선택된 포인트가 경쟁자의 분석기구 적용(analytical instrument application)을 사용한다. 분광기사용 데이터의 자동적인 배경 제거는 사용자의 시간을 절약하고 그리고, 예를 들어 스펙트럼의 라이브러리 검색 및 자동화된 공정의 제어기를 활용하는 분광기 사용을 포함하는 빠른 재료 식별에서 특히 중요한 역할을 한다.

본 발명에 따르는 시스템은 제한적이지 않은 예를 들어 설명하는 것으로서, 펌웨어 또는 상술된 것의 조합체와 같은 하드웨어로서의 데이터 처리기 또는, 상술된 동작을 실시할 수 있는 임의적인 다른 시스템 또는 매체로서의 데이터 처리기에 의해 읽혀질 수 있는 기록 매체에서 실시되는 소프트웨어로서의 다수의 실시 방법으로 실시된다는 사실을 이해할 수 있을 것이다.

상술된 본 발명의 양호한 실시예와 방법은 단지 설명을 목적으로 기술한 것으로 이해되어야 하며, 첨부 청구범위의 정신과 범위로 이탈하지 않는 범위내에서 이루어지는 본 발명을 기본으로 하는 다양한 변경 실시예 및 개조 및 변경 기술은 모두 본 발명에 포함되는 것이다.

Claims

배경 제거 방법은:

입력 포인트와, 상기 입력 포인트에 대응하는 세기 값을 함유한 입력 데이터를 입력하는 단계와;

입력 포인트 사이에 세기 값의 변화 분포를 결정하여, 분포용 임계치에 따르는 입력 데이터용 노이즈 레벨을 판단하는 단계와;

상기 세기 값의 변화가 노이즈 레벨 내에 있기 위해 연계 입력 포인트의 사전 결정된 수를 확인하여 입력 데이터의 노이즈 영역을 확인하는 단계와;

상기 확인된 노이즈 영역 상에 기본한 입력 데이터에서 배경을 공제하는 단계 및;

배경 제거된 데이터를 타겟 샘플 신호로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
제1항에 있어서, 상기 입력 데이터는 분광계와 크로마토그래피 데이터에서 구해진 스펙트럼 데이터의 하나인 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
제1항에 있어서, 상기 세기 값에 변화의 절대값은 세기 값에 변화로 결정되고 그리고 노이즈 레벨은 상기 임계치 밑에 세기 값에 변화의 절대값에 기본되어 판단되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
제3항에 있어서, 상기 세기 값에 변화의 평균값, 중앙값, 최빈수, 중간값 및 절대값 범위의 하나가 임계값 위에 분포 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
제1항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은 입력 포인트의 제2사전결정된 수 보다 작은 수에서 구해진 피크로서 확인되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
제1항에 있어서, 상기 노이즈 영역과, 인접 노이즈 영역을 연결하는 라인 구간이 배경으로 해석되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
제1항에 있어서, 상기 입력 데이터는 분포를 결정하는 단계에 앞서 표준화 작업과 평활화 작업 중의 적어도 1개 작업에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
제7항에 있어서, 상기 배경은 평활하게 되는 입력 데이터용으로 결정되고 그리고, 비평활하게 되는 입력 데이터에서 공제되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
제1항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은, 연계된 입력 포인트의 제2사전결 정된 수 보다 작은 수에서 구한 피크가 스파이크로서 결정되도록 확인 및 여과되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
제1항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은 제2데이터 포인트와 뒤에서 둘째 데이터 포인트 중의 적어도 1개가 피크의 최고 세기 포인트에 대응하는 피크로서 확인되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
제1항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은 연계 데이터 포인트의 사전결정된 수 내에서 적어도 2개 피크 포인트를 가진 피크 영역으로 확인되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
제11항에 있어서, 상기 연계 데이터 포인트의 사전 결정된 수는 5인 것을 특징으로 하는 배경 제거 방법.
배경 제거 시스템에 있어서, 상기 시스템은:

입력 포인트와, 상기 입력 포인트에 대응하는 세기 값을 함유한 입력 데이터를 수신하는 구조의 입력 데이터 수신기와;

입력 포인트 사이에 세기 값의 변화 분포를 결정하여, 분포용 임계치에 따르는 입력 데이터용 노이즈 레벨을 판단하는 구조의 노이즈 레벨 세터(setter)와;

상기 세기 값의 변화가 노이즈 레벨 내에 있기 위해 연계 입력 포인트의 사 전 결정된 수를 확인하여 입력 데이터의 노이즈 영역을 확인하는 구조의 노이즈 영역 식별자(identifier)와;

상기 확인된 노이즈 영역 상에 기본한 입력 데이터에서 배경을 공제하는 구조의 배경 제거기(remover) 및;

배경 제거된 데이터를 타겟 샘플 신호로서 출력하는 구조의 데이터 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
제13항에 있어서, 상기 입력 데이터는 분광계와 크로마토그래피 데이터에서 구해진 스펙트럼 데이터의 하나인 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
제13항에 있어서, 상기 세기 값에 변화의 절대값은 세기 값에 변화로 결정되고 그리고 노이즈 레벨은 상기 임계치 밑에 세기 값에 변화의 절대값에 기본되어 판단되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
제15항에 있어서, 상기 세기 값에 변화의 평균값, 중앙값, 최빈수, 중간값 및 절대값 범위의 하나가 임계값 위에 분포 값용으로 결정되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
제13항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은 입력 포인트의 제2사전결정된 수 보다 작은 수에서 구한 피크로서 확인되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
제13항에 있어서, 상기 노이즈 영역과, 인접 노이즈 영역을 연결하는 라인 구간이 배경으로 해석되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
제13항에 있어서, 상기 입력 데이터는 분포를 결정하기에 앞서 표준화 작업과 평활화 작업 중의 적어도 1개 작업에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
제19항에 있어서, 상기 배경은 평활하게 되는 입력 데이터용으로 결정되어, 비평활하게 되는 입력 데이터에서 공제되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
제13항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은, 연계 입력 포인트의 제2사전결정된 수 보다 작은 수로부터 구한 피크가 스파이크로서 결정되도록 확인 및 여과되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
제13항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은 제2데이터 포인트와 뒤에서 둘째 데이터 포인트 중의 적어도 1개가 피크의 최고 세기 포인트에 대응하는 피크로서 확인되고 그리고, 상기 스파이크 노이즈 영역은 여과되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
제13항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은 연계 데이터 포인트의 사전결정된 수 내에서 적어도 2개 피크 포인트를 가진 피크 영역으로 확인되는 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
제23항에 있어서, 연계 데이터 포인트의 사전결정된 수는 5인 것을 특징으로 하는 배경 제거 시스템.
배경 제거 프로그램의 지시(instructions)를 실시하는 처리기 정보 매체에 있어서, 상기 매체는:

입력 포인트와, 상기 입력 포인트에 대응하는 세기 값을 함유한 입력 데이터를 수신하는 입력 데이터 수신 수단과;

입력 포인트 사이에 세기 값의 변화 분포를 결정하여, 분포용 임계치에 따르는 입력 데이터용 노이즈 레벨을 판단하는 노이즈 레벨 세터 수단과;

상기 세기 값의 변화가 노이즈 레벨 내에 있기 위해 연계 입력 포인트의 사전 결정된 수를 확인하여 입력 데이터의 노이즈 영역을 확인하는 노이즈 영역 식별 수단과;

상기 확인된 노이즈 영역 상에 기본한 입력 데이터에서 배경을 공제하는 배경 제거 수단 및;

배경 제거된 데이터를 타겟 샘플 신호로서 출력하는 데이터 출력 수단을 포 함하는 것을 특징으로 하는 매체.
제25항에 있어서, 상기 입력 데이터는 분광계와 크로마토그래피 데이터에서 구해진 스펙트럼 데이터의 하나인 것을 특징으로 하는 매체.
제25항에 있어서, 상기 세기 값에 변화의 절대값은 세기 값에 변화로 결정되고 그리고 노이즈 레벨은 상기 임계치 밑에 세기 값에 변화의 절대값에 기본하여 판단되는 것을 특징으로 하는 매체.
제25항에 있어서, 상기 세기 값에 변화의 평균값, 중앙값, 최빈수, 중간값 및 절대값 범위의 하나가 임계값 위에 분포 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 매체.
제25항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은 입력 포인트의 제2사전결정된 수 보다 작은 수에서 구해진 피크로서 확인되는 것을 특징으로 하는 매체.
제25항에 있어서, 상기 노이즈 영역과, 인접 노이즈 영역을 연결하는 라인 구간이 배경으로 해석되는 것을 특징으로 하는 매체.
제25항에 있어서, 상기 입력 데이터는 분포를 결정하기에 앞서 표준화 작업 과 평활화 작업 중의 적어도 1개 작업에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 매체.
제31항에 있어서, 상기 배경은 평활하게 되는 입력 데이터용으로 결정되어, 비평활하게 되는 입력 데이터에서 공제되는 것을 특징으로 하는 매체.
제25항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은, 연계된 입력 포인트의 제2사전 결정된 수 보다 작은 수로부터 구한 피크가 스파이크로서 결정되도록 확인 및 여과되는 것을 특징으로 하는 매체.
제25항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은 제2데이터 포인트와 뒤에서 둘째 데이터 포인트 중의 적어도 1개가 피크의 최고 세기 포인트에 대응하는 피크로서 확인되는 것을 특징으로 하는 매체.
제25항에 있어서, 스파이크 노이즈 영역은 연계 데이터 포인트의 사전결정된 수 내에서 적어도 2개 피크 포인트를 가진 피크 영역으로 확인되는 것을 특징으로 하는 매체.
제35항에 있어서, 연계 데이터 포인트의 사전 결정된 수는 5인 것을 특징으로 하는 매체.