一种实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法制造技术

技术编号:18201203 阅读:80 留言:0更新日期:2018-06-13 05:07
本发明专利技术公开一种实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法,包括步骤:(1)、选取用于限制计算局域最小值、最大值、平均值时的数据区域的参数;(2)、初始化表示最小值、最大值、平均值的数组;(3)、计算第i个数据点的局域最小值、最大值、平均值;(4)将原始光谱扣除局域平均值后即为获得扣除噪声后的光谱数据。采用本发明专利技术的算法,可以有效扣除背景噪声,大大提高LIBS光谱定量分析的准确性,并且不影响LIBS光谱的采集速度,对于LIBS光谱的定量化研究和推广应用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法
本专利技术涉及离子光谱背景噪声的扣除技术,特别涉及一种实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法,应用于需要快速扣除背景噪声的高分辨率光谱测量应用中,如激光诱导击穿光谱(LIBS)、火花放电光谱、焊接过程中的等离子体光谱等。
技术介绍
目前,在拉曼光谱测量过程中,有针对拉曼谱线背景噪声的扣除算法,但是由于拉曼光谱对测量速度和光谱分辨率都要求不高,并且仅作定性分析,对算法处理速度和精确度要求不高。LIBS光谱具有等离子光谱的一般特征,属于线状谱(波长分辨率在0.01nm量级),并且信号持续时间极短(纳/微秒量级)。因此,为了获得较好的LIBS光谱信号,通常使用具有极高分辨率和极短采样时间的光谱仪,这时谱线的背景噪声就显得尤为突出,这些背景噪声会干扰我们对信号的识别和定量分析。目前的拉曼光谱背景噪声扣除算法不适用于等离子体光谱,他会将一些较弱的信号峰当作噪声扣除,并且运算速度也较慢,不能与LIBS信号的采集过程同步,无法实现背景噪声的实时扣除。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题,本专利技术提供一种实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法。为实现上述目的,本专利技术具体技术方案如下:一种实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法,包括如下步骤:(1)、选取用于限制计算局域最小值、最大值、平均值时的数据区域的参数;(2)、初始化表示最小值、最大值、平均值的数组;(3)、计算第i个数据点的局域最小值、最大值、平均值;(4)将原始光谱扣除局域平均值后即为获得扣除噪声后的光谱数据。优选地,步骤(1)中,选取参数WM,用于限制计算局域最小值和最大值时的数据区域[i-WM,i+WM];选取参数2*WS,用于限制计算局域平均值时的数据区间[i-WS,i+WS];其中,i为正整数。优选地,步骤(1)中,初始化表示最小值、最大值、平均值的数组为:Ym(i)=Y(i)YM(i)=Y(i)YS(i)=Y(i)其中,Y为原始光谱数据,Ym(i)为局域最小值,YM(i)为局域最小值的最大值,YS(i)为平均值,也就是计算出来的背景噪声值;优选地,步骤(3)中计算第i个数据点的局域最小值、最大值、平均值的方法如下:计算第i个数据点的局域最小值:Ym(i)=min{Y(i-WM),Y(i-WM+1),…,Y(i+WM)}计算第i个数据点的局域最小值的最大值:YM(i)=max{Ym(i-WM),Ym(i-WM+1),…,Ym(i+WM))计算第i个数据点的局域平均值:Ys(i)=avg{YM(i-WS),YM(i-WS+1),…,YM(i+WS)}优选地,所述步骤(1)中,WM=40,2*WS=10。本专利技术算法的本质是基于方波滤波算法的非线性数字滤波技术,相当于在谱线下方滚动一个“小球”,并把“小球”中心的轨迹作为背景噪声予以扣除。“小球”的直径通过计算原始谱线局域的最小值、最小值的最大值、以及局域平均值的方法获得。采用本专利技术的算法,可以有效扣除背景噪声,大大提高LIBS光谱定量分析的准确性,并且不影响LIBS光谱的采集速度,对于LIBS光谱的定量化研究和推广应用具有重要意义。附图说明图1为本专利技术扣除光谱噪声的实施例1示例图;图2为本专利技术扣除光谱噪声的实施例2示例图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例,对本专利技术进一步说明。本专利技术提供一种实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法,包括如下步骤:(1)、选取参数WM,用于限制计算局域最小值和最大值时的数据区域[i-WM,i+WM];(2)、选取参数2*WS,用于限制计算局域平均值时的数据区间[i-WS,i+WS];(3)、数组初始化:Ym(i)=Y(i)YM(i)=Y(i)YS(i)=Y(i)其中,Y为原始光谱数据,Ym(i)为局域最小值,YM(i)为局域最小值的最大值,YS(i)为平均值,也就是计算出来的背景噪声值;(4)、计算第i个数据点的局域最小值:Ym(i)=min{Y(i-WM),Y(i-WM+1),…,Y(i+WM)}(5)、计算第i个数据点的局域最小值的最大值:YM(i)=max{Ym(i-WM),Ym(i-WM+1),…,Ym(i+WM)}(6)、计算第i个数据点的局域平均值:Ys(i)=avg{YM(i-WS),YM(i-WS+1),…,YM(i+WS)}(7)、计算第i个数据点扣除噪声后的光谱数据:Y0(i)=Y(i)-Ys(i)上述中,i为正整数,WM、WS为常数,Y0为扣除背景噪声后的光谱数据。优选WM=40、2*WS=10。参照图1与图2,运用上述算法,进行实际的光谱背景扣除。其中标号11/21为原始LIBS光谱数据Y,标号12/22为本专利技术算法计算出的背景噪声Ys,标号13/23为扣除背景噪声后的数据Y0。继续参照图1与图2,背景噪声Ys12/22很好的贴合了原始LIBS光谱数据Y11/21的基地,其扣除后的数据Y013/23与原始LIBS光谱数据Y11/21保持了一致的波峰特征,说明本算法扣除背景噪声是可行的。以上所述仅为本专利技术的优选实施例,并非因此限制本专利技术的专利范围,凡是在本专利技术的专利技术构思下,利用本专利技术说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的
均包括在本专利技术的专利保护范围内。本文档来自技高网
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一种实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法

【技术保护点】
一种实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法,其特征在于,包括如下步骤:(1)、选取用于限制计算局域最小值、最大值、平均值时的数据区域的参数;(2)、初始化表示最小值、最大值、平均值的数组;(3)、计算第i个数据点的局域最小值、最大值、平均值;(4)将原始光谱扣除局域平均值后即为获得扣除噪声后的光谱数据。

【技术特征摘要】
1.一种实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法,其特征在于,包括如下步骤:(1)、选取用于限制计算局域最小值、最大值、平均值时的数据区域的参数;(2)、初始化表示最小值、最大值、平均值的数组;(3)、计算第i个数据点的局域最小值、最大值、平均值;(4)将原始光谱扣除局域平均值后即为获得扣除噪声后的光谱数据。2.根据权利要求1所述的实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法,其特征在于,步骤(1)中,选取参数WM,用于限制计算局域最小值和最大值时的数据区域[i-WM,i+WM];选取参数2*WS,用于限制计算局域平均值时的数据区间[i-WS,i+WS];其中,i为正整数。3.根据权利要求1所述的实时扣除等离子光谱背景噪声的快速算法,其特征在于,优选地,步骤(1)中,初始化表示最小值、最大值、平均值的数组为:Ym(i)=Y(i)YM(i)=Y(i)Y...

【专利技术属性】
技术研发人员:周稳稳蒋二龙
申请(专利权)人:莱森光学深圳有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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