發(fā)布時(shí)間：2018-09-05 14:46

【摘要】：拉曼光譜物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)作為一種新興發(fā)展起來(lái)的的分析手段可提供快速、簡(jiǎn)便、可重復(fù)的檢測(cè)。但是在實(shí)際檢測(cè)中,激光對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行激發(fā)時(shí)會(huì)引入環(huán)境和設(shè)備的噪聲干擾,特別是熒光等干擾會(huì)造成基線漂移,嚴(yán)重降低拉曼光譜的質(zhì)量,影響物質(zhì)檢測(cè)的準(zhǔn)確性,因此開(kāi)展拉曼光譜基線校正和噪聲抑制技術(shù)研究具有重要意義。論文采用理論分析、仿真分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法,針對(duì)拉曼光譜中的噪聲和基線漂移影響拉曼光譜檢測(cè)有效性的問(wèn)題,開(kāi)展了噪聲抑制技術(shù)和基線校正技術(shù)研究。論文闡述了拉曼光譜的基本理論,分析了拉曼光譜中噪聲的來(lái)源和分類(lèi),研究了拉曼光譜中基線漂移現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。論文開(kāi)展了拉曼光譜噪聲抑制技術(shù)研究。在討論了移動(dòng)窗口平均法、移動(dòng)窗口均值法和Savitzky-Golay最小二乘法各自局限性的基礎(chǔ)上完成了基于多尺度自適應(yīng)動(dòng)態(tài)窗口平均法的噪聲抑制方案的設(shè)計(jì),并仿真驗(yàn)證了方案的去噪效果。方案解決了拉曼光譜噪聲抑制技術(shù)中噪聲抑制程度與光譜失真程度無(wú)法兼顧的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了噪聲抑制的自適應(yīng)。針對(duì)拉曼光譜中的基線漂移現(xiàn)象,論文開(kāi)展了基線校正技術(shù)研究。論文討論了極小值分段線性擬合法和移動(dòng)窗口局部極值中值法的局限性,完成了基于局部動(dòng)態(tài)移動(dòng)平均自適應(yīng)方法的基線校正方案的設(shè)計(jì),并通過(guò)仿真對(duì)比驗(yàn)證了方案的基線校正效果。方案通過(guò)計(jì)算每次迭代中估計(jì)基線的殘差并與其標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行比較,自動(dòng)確定擬合區(qū)間寬度,解決了基線校正技術(shù)中基線估計(jì)不準(zhǔn)確的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了基線校正的自適應(yīng)。論文開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作,通過(guò)搭建拉曼光譜物質(zhì)檢測(cè)平臺(tái)開(kāi)展的測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果表明,論文所設(shè)計(jì)的基線校正方案和噪聲抑制方案具有可行性和有效性。
[Abstract]:As a newly developed analytical method, Raman spectroscopy can provide rapid, simple and repeatable detection. However, in the actual detection, when the laser excites the measured material, it will introduce the noise interference of the environment and equipment, especially the interference of fluorescence will cause baseline drift, seriously reduce the quality of Raman spectrum, and affect the accuracy of material detection. Therefore, it is of great significance to study the baseline correction and noise suppression of Raman spectroscopy. In order to solve the problem that the noise and baseline drift in Raman spectrum affect the effectiveness of Raman spectrum detection, the noise suppression technique and baseline correction technique are studied by theoretical analysis, simulation analysis and experimental verification. In this paper, the basic theory of Raman spectroscopy is introduced, the source and classification of noise in Raman spectrum are analyzed, and the cause of baseline drift in Raman spectrum is studied. In this paper, the Raman spectrum noise suppression technique is studied. On the basis of discussing the limitation of moving window averaging method, moving window mean method and Savitzky-Golay least square method, the noise suppression scheme based on multi-scale adaptive dynamic window averaging method is designed. The effect of de-noising is verified by simulation. The scheme solves the problem that the degree of noise suppression and the degree of spectral distortion can not be taken into account in the Raman spectrum noise suppression technology, and realizes the adaptive noise suppression. In view of the baseline drift in Raman spectroscopy, the baseline correction technique is studied in this paper. In this paper, the limitations of the minimum piecewise linear fitting method and the moving window local extremum median method are discussed, and the baseline correction scheme based on the local dynamic moving average adaptive method is designed. The effect of baseline correction is verified by simulation. By calculating the residual error of baseline in each iteration and comparing it with its standard deviation, the scheme automatically determines the width of fitting interval, solves the problem of inaccuracy of baseline estimation in baseline correction technology, and realizes the self-adaptation of baseline correction. The experimental results show that the baseline correction scheme and noise suppression scheme are feasible and effective.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O657.37

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