System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种基于伪Voigt模型对光谱的基线处理与线性拟合的方法技术_技高网

一种基于伪Voigt模型对光谱的基线处理与线性拟合的方法技术

技术编号:44536087 阅读:10 留言:0更新日期:2025-03-11 14:04
本发明专利技术公开了一种基于伪Voigt模型对光谱的基线处理方法,涉及光谱测量分析技术领域,通过非负矩阵分解(Non‑negative Matrix Factorization,非负矩阵分解)方法来建模光谱数据,同时使用了伪Voigt函数光谱峰值模型,在非负矩阵分解方法中,假设一个独立的正态噪声模型,来提高精度和准确率,从而顺应高精度仪器设备的需求,以及适用于其他光谱测量法的精度提升。可以直接得出光谱谱线的中心峰值。此外,伪Voigt法还提供了峰值个数的置信度,大大提升了参数提取的个数及准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光谱测量,具体为一种基于伪voigt模型对光谱的基线处理方法。


技术介绍

1、伴随着光谱吸收技术进步和激光设备的提升,这一技术已在诸如工业、医疗和环保等关键领域得到普遍使用。然而,这些领域的微量气体检测需求极高,常规方法难以满足。近些年,由于环境污染加剧,全球气温逐年攀升,对大气成分的精确检测变得至关重要。光谱吸收技术因其高度精确,已成为估算大气中温室气体浓度的有力工具之一,相关光谱仪器的研究也因此成为全球焦点。此外,大气中的每一个像素分子都对应有特定的浓度,被称为“分数丰度”,它们必须均为非负值,并且它们的和必须等于1。在计算反射率时,可以利用朗伯比尔定律将其视为线性。至于那些非线性部分,一般因为影响较小以及可能导致模型构建复杂度增加而被省略。现在各方面研究及其他行业对于探测各种物质痕量灵敏度的要求很高,一般的测量方法难以满足。因此,急需对此缺点进行改进,本专利技术则是针对现有的算法不足予以研究改良,提供有一种光谱信号处理方法。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种基于伪voigt模型对光谱的基线处理方法,提高精度和准确率,从而顺应高精度仪器设备的需求,以及适用于其他光谱测量法的精度提升,解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:

2、 本专利技术提出了一种基于伪voigt模型对光谱的基线处理方法,建立伪voigt算法模型,应用共轭先验参数的条件分布通过吉布斯采样法进行采样。第一步,如同在非负矩阵分解方法中的设定,假设一个独立的正态噪声模型,具有精度和均值,该均值由k个伪voigt形状的分量和一个背景分量之和建模。如下:第二步,定义voigt函数:。v是位于波数中心的具有参数c、和的伪voigt形状分量。第三步,将所建立的voigt函数代入非负矩阵分解方法,是与分量和特定观测相关的幅度;是公共背景光谱;而是与特定观测相关的背景幅度。因此,伪voigt线型模型由下式给出,其中,:第四步,使用以下先验参数函数:其中n+表示截断为正实数的正态分布。这里被赋予了一个模糊的均匀先验,是指数形式的,反映出预期少数观测光谱可能包含的峰值点,而和参数被赋予了相对灵活的截断正态先验数值:这些参数必须为正,同时使得可以选择它们的其他超参数来决定光谱峰的位置和宽度,或者在缺乏先验信息的情况下将它们设置为模糊值。 背景分量允许根据先验信息来选择其他超参数,以上均在独立同分布下:其中伪voigt函数的权重的条件分布与正态分布和指数分布的乘积成比例。因此得到的分布是截断的正态分布,为正值,有对称中心和高度。综上所述,可将以上步骤整合结果公式如下:同样,背景信号的条件分布同样也是截断的正态分布。由于似然函数的对称性,的条件分布几乎与之前描述的相同。伪voigt这里所应用的参数使用metropolis-hastings算法进行选取。对于噪声精度参数,也得到了相应的标准结果,其中是共轭先验分布的形状参数,而为速率参数:本专利技术具备以下有益效果:

3、通过非负矩阵分解(non-negative matrix factorization,非负矩阵分解)方法来建模光谱数据,同时使用了伪voigt函数光谱峰值模型,在非负矩阵分解方法中,假设一个独立的正态噪声模型,来提高精度和准确率,从而顺应高精度仪器设备的需求,以及适用于其他光谱测量法的精度提升。可以直接得出光谱谱线的中心峰值。此外,伪voigt法还提供了峰值个数的置信度,大大提升了参数提取的个数及准确度。 1. 以nmf模型的基础方法为基础,确保结果满足非负性约束、部分分解、易解性、稳定性和适应性,以及降低空间维度等优点。2. 将基本函数换成voigt函数,该函数能精确地描绘谱线,并具备良好的灵活性,使其非常适合复杂系统的分析。在光谱拟合和解释方面,voigt函数展现出了显著的优势。3. 结合这两种模型方法,既保留了nmf的非负性和部分分解特性,同时也保留了voigt函数的精确谱线描绘能力和灵活性。4. 在模型参数设置过程中,各参数的含义十分清晰,这些设置也反映在了假voigt函数的总和公式中。5. 通过采用metropolis-hastings算法来选择所有参数,这种基于mcmc方法的的概率分布抽样算法能够更准确地解析复杂的分布。

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【技术保护点】

1.一种基于伪Voigt模型对光谱的基线处理方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种基于伪Voigt模型对光谱的基线处理方法,其特征在于:

3.如权利要求1所述的一种基于伪Voigt模型对光谱的基线处理方法,其特征在于:

【技术特征摘要】

1.一种基于伪voigt模型对光谱的基线处理方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种基于伪voig...

【专利技术属性】
技术研发人员:张奎王瑀高相宇焦建军姚小静刘文洁朱波
申请(专利权)人:唯思德仪器仪表山东有限公司
类型:发明
国别省市:

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