【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于属于激光探针光谱分析相关领域，更具体地，涉及一种利用谱峰拟合快速自适应匹配光谱背景的方法。
技术介绍
1、激光探针技术即激光诱导击穿光谱技术（laser-induced breakdownspectroscopy，libs）或简称为libs技术，目前该技术已经在工业生产、深海、深空探测等领域应用十分普遍。
2、libs技术的基本原理是，待测样品中特定元素的含量通常与其激光诱导等离子体发射光谱的强度呈正比。因此，利用libs技术进行定性或定量分析时，一般首先要提取待测元素的光谱强度，或者是多种元素的分析线的光谱强度，并且还要对分析线进行质量评估，以确保其表征性能。分析线的质量一般可以用光谱强度、信噪比和信背比等指标表征。通常，在一幅已知的光谱中，特定谱峰的光谱强度是固定不变的，但是其信噪比和信背比则取决于背景波段的选取，而且几乎每个分析人员选取的长短、强弱、范围等均会有一定的差距，这就使分析线的选取和评估产生了很多的不确定性，不利于分析模型的标准化和泛化应用。
3、目前，无论是定性分析，还是定量分析，在选取分析线时，通常采用手动选取背景的方式进行评估计算，或通过粗略的指定谱峰旁边特定距离和数量的像素作为谱峰背景，前者虽然可以确保准确性，但效率不尽如意；后者虽然可以实现自动选取，但精度又难以保障。
技术实现思路
1、针对现有激光探针光谱分析技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种利用谱峰拟合快速自适应匹配光谱背景的方法，利用谱峰拟合来自动估计谱峰宽
2、本专利技术提供了一种利用谱峰拟合快速自适应匹配光谱背景的方法，包括：
3、步骤s1，收集libs光谱，得到等离子体原始光谱；
4、步骤s2，在待匹配谱峰波段内选取多个谱峰位置，获取每一个谱峰位置的谱峰强度值和谱峰宽度值，对多个谱峰位置的谱峰强度值和谱峰宽度值进行拟合，得到拟合方程；
5、步骤s3，获取待匹配谱峰的谱峰强度值，根据所述拟合方程得到待匹配谱峰的谱峰宽度值，根据待匹配谱峰的谱峰宽度值，设定单边扫描次数、背景长度和步长；
6、步骤s4，根据待匹配谱峰的波长索引值和谱峰宽度确定向左和向右的扫描起点，从扫描起点以所设定的背景长度和步长，在原始光谱中分别向左、右两侧扫描背景噪声；
7、步骤s5，在扫描得到的所有背景噪声内，选取噪声值最小的背景谱段为待匹配谱峰的背景，以最小噪声值为待匹配谱峰的噪声值，以所述背景谱段的光谱强度的平均值为待匹配谱峰的背景值；
8、步骤s6，根据待匹配谱峰的背景值，计算待匹配谱峰的信噪比和信背比。
9、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进。
10、可选的，所述步骤s2，在待匹配谱峰波段内选取多个谱峰位置，获取每一个谱峰位置的谱峰强度和谱峰宽度，包括：
11、根据待匹配谱峰所在的光谱波段，选取光谱波段内谱峰形状相对完整、对称的多个谱峰位置，提取每一个谱峰位置的光谱强度值，以及提取谱峰中心波长位置到谱峰最左侧最低点位置的像素数和谱峰中心波长位置到谱峰最右侧最低点位置的像素数，并记为左侧半峰宽和右侧半峰宽，左侧半峰宽和右侧半峰宽中的较小值作为最高谱峰的宽度值。
12、可选的，根据待匹配谱峰所在的光谱波段，选取光谱波段内谱峰形状相对完整、对称的多个谱峰位置，包括：
13、根据待匹配谱峰所在的光谱波段，选取光谱波段内谱峰形状相对完整、对称的最大谱峰位置、中间谱峰位置和最小谱峰位置。
14、可选的，根据待匹配谱峰所在的光谱波段，选取光谱波段内谱峰形状相对完整、对称的多个谱峰位置，包括：
15、根据待匹配谱峰所在的光谱波段，选取光谱波段内谱峰形状相对完整、对称的最大谱峰位置、中间谱峰位置和最小谱峰位置。
16、可选的，所述拟合方程为线性方程、二次或二次以上的多项式方程、指数函数方程、对数函数方程或复合函数方程。
17、可选的，所述步骤s3，获取待匹配谱峰的谱峰强度值，根据所述拟合方程得到待匹配谱峰的谱峰宽度值，根据待匹配谱峰的谱峰宽度值，设定单边扫描次数、背景长度和步长，包括：
18、步骤s31，将待匹配谱峰i的谱峰强度值代入到拟合方程得到待匹配谱峰i的谱峰宽度值wi，谱峰宽度值wi为自适应搜索背景的起始依据；
19、步骤s32，根据谱峰宽度值wi，设定待匹配谱峰i的单边扫描次数k、背景长度l和步长为s，其中k值应大于等于谱峰宽度值wi的最大值与背景长度l之和。
20、可选的，所述步骤s4，根据待匹配谱峰的波长索引值和谱峰宽度确定向左和向右的扫描起点，从扫描起点以所设定的背景长度和步长，在原始光谱中分别向左、右两侧扫描背景噪声，包括：
21、以待匹配谱峰的波长索引值减谱峰宽度值wi为谱峰左侧实际自适应起始点，以待匹配谱峰的波长索引值加谱峰宽度值wi为谱峰右侧实际自适应起始点，以背景长度为l，步长为s，分别向左侧和右侧各扫描（k - wi）次背景噪声，得到nscan = 2*(k - wi)个背景的噪声值。
22、可选的，所述步骤s5，在扫描得到的所有背景噪声内，选取噪声值最小的背景谱段为待匹配谱峰的背景，以最小噪声值为待匹配谱峰的噪声值，以所述背景谱段的光谱强度的平均值为待匹配谱峰的背景值，包括：
23、在所得的nscan个背景噪声值内，选取噪声值最小的背景谱段smin为待匹配谱峰的背景，以其噪声值nmin为待匹配谱峰的噪声值，以背景谱段的强度值的平均值bmin为背景值。
24、可选的，所述步骤s6，根据待匹配谱峰的背景值，计算待匹配谱峰的信噪比和信背比，包括：
25、根据待匹配谱峰的强度值im，计算待匹配谱峰的信噪比和信背比，其中信噪比snr= im/smin，信背比sbr = im/bmin。
26、本专利技术提供的一种利用谱峰拟合快速自适应匹配光谱背景的方法，具有以下优点及效果：
27、（1）本专利技术提出的方法，可以为libs光谱中的谱峰批量化识别和匹配附近最适宜的光谱背景，且背景的长度、检索范围、检索效率等均有相关参数直接控制，调节方便快捷。
28、（2）通过背景的自动快速识别和匹配，进而可以实现对libs光谱谱峰质量评估参数如噪声、背景、信噪比和信背比的快速计算。
29、（3）本专利技术提出的方法，可以对特定谱峰的光谱背景进行精准的定量化的识别、匹配和评估，极大减少了人工干预过程，也就确保了libs定性定量分析时分析模型的可靠性和唯一性。
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1.一种利用谱峰拟合快速自适应匹配光谱背景的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2，在待匹配谱峰波段内选取多个谱峰位置，获取每一个谱峰位置的谱峰强度和谱峰宽度，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据待匹配谱峰所在的光谱波段，选取光谱波段内谱峰形状相对完整、对称的多个谱峰位置，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拟合方程为线性方程、二次或二次以上的多项式方程、指数函数方程、对数函数方程或复合函数方程。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3，获取待匹配谱峰的谱峰强度值，根据所述拟合方程得到待匹配谱峰的谱峰宽度值，根据待匹配谱峰的谱峰宽度值，设定单边扫描次数、背景长度和步长，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S4，根据待匹配谱峰的波长索引值和谱峰宽度确定向左和向右的扫描起点，从扫描起点以所设定的背景长度和步长，在原始光谱中分别向左、右两侧扫描背景噪声，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S6，根据待匹配谱峰的背景值，计算待匹配谱峰的信噪比和信背比，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种利用谱峰拟合快速自适应匹配光谱背景的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s2，在待匹配谱峰波段内选取多个谱峰位置，获取每一个谱峰位置的谱峰强度和谱峰宽度，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据待匹配谱峰所在的光谱波段，选取光谱波段内谱峰形状相对完整、对称的多个谱峰位置，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拟合方程为线性方程、二次或二次以上的多项式方程、指数函数方程、对数函数方程或复合函数方程。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s3，获取待匹配谱峰的谱峰强度值，根据所述拟合方程得到待匹配谱峰的谱峰宽度值...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫久江，刘可，李阳，马金秀，郑重，李开龙，陈浩，覃方君，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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