光譜測(cè)量數(shù)據(jù)處理與分析方法研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-21 00:51
本文以光譜測(cè)量數(shù)據(jù)處理與分析為工作內(nèi)容,對(duì)常用的光譜預(yù)處理方法從四個(gè)方面進(jìn)行了研究,分別為光譜數(shù)據(jù)的篩選與處理、光譜數(shù)據(jù)去噪、消除光譜譜線重疊和固體顆粒等因素的影響以及光譜特征譜線的標(biāo)定。提出了一種小波自適應(yīng)閾值去噪方法以及光譜數(shù)據(jù)去噪評(píng)價(jià)指標(biāo)選取。論文主要內(nèi)容如下:第一章緒論部分。首先介紹了本課題的研究背景、光譜技術(shù)發(fā)展情況、光譜儀組成結(jié)構(gòu)和光譜技術(shù)特點(diǎn),然后介紹了本文的研究工具、研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)。第二章概括總結(jié)了現(xiàn)有的光譜預(yù)處理方法,分別從數(shù)據(jù)篩選、噪聲濾除、消除多種因素影響,以及特征譜線標(biāo)定四個(gè)方面進(jìn)行了光譜預(yù)處理方法的分析研究。其中數(shù)據(jù)篩選算法包括異常數(shù)據(jù)的分析與處理以及為了增加差異性的數(shù)據(jù)增強(qiáng)算法;噪聲濾除算法包括常用的平滑算法、傅里葉變換和小波變換;消除多種因素影響算法包括導(dǎo)數(shù)算法、SNV和去趨勢(shì)算法以及多元散射校正算法;特征譜線標(biāo)定包括譜線自動(dòng)尋峰和譜線對(duì)應(yīng)元素標(biāo)定。第三章以光譜信號(hào)處理為背景,對(duì)小波去噪方法進(jìn)行了研究。首先闡述了小波去噪方法的原理,然后總結(jié)了常用的三種小波去噪方法,分別為小波變換模極大值去噪方法、小波系數(shù)相關(guān)性去噪方法和小波閾值去噪方法。然后重點(diǎn)對(duì)小波閾...
【文章來(lái)源】:天津理工大學(xué)天津市
【文章頁(yè)數(shù)】:56 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
第一臺(tái)光譜儀示意圖
圖 1-2 羅蘭凹面光柵成像系統(tǒng)示意圖[8]解放之后,我國(guó)的各項(xiàng)事業(yè)百?gòu)U待興,光譜儀器工業(yè)也開(kāi)始隨著祖國(guó)的各項(xiàng)事步進(jìn)行,從無(wú)到有,填補(bǔ)了我國(guó)在光譜分析行業(yè)的空白,隨著對(duì)光譜儀器的不斷研現(xiàn)在已具有一定的規(guī)模。1958 年我國(guó)開(kāi)始試制第一臺(tái)光譜儀器,隨后我國(guó)的第一臺(tái)攝譜儀,單色儀相繼[10]。隨后上海光學(xué)儀器廠和北京光學(xué)儀器廠開(kāi)始了對(duì)刻制光柵的研究工作。1971—年,我國(guó)第一臺(tái) WZG 一 200 型全晶體管化多道 2 米真空凹面光柵光電直讀光譜儀成功[11]。近年來(lái),我國(guó)光譜儀市場(chǎng)需求量在逐年升高,光譜儀相關(guān)技術(shù)也得到了極大的發(fā)僅 2014 年我國(guó)光譜儀的市場(chǎng)需求量就高達(dá) 17.4 萬(wàn)臺(tái),預(yù)測(cè)我國(guó)光譜儀的市場(chǎng)需在 2020 年將達(dá)到 37.6 萬(wàn)臺(tái)[12]。根據(jù)外媒最新市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告顯示,2014 年,全球光譜市場(chǎng)為 72 億美元,預(yù)計(jì) 年將達(dá)到 95.5 億美元,復(fù)合年增長(zhǎng)率為 5.9%。2014 年,對(duì)全球光譜市場(chǎng)來(lái)說(shuō),美國(guó)大的貢獻(xiàn)者,市場(chǎng)份額為 42%。具體來(lái)說(shuō),2014 年,美國(guó)光譜市場(chǎng)為 30 億美元,2019 年將達(dá) 39 億美元,預(yù)測(cè)期內(nèi)復(fù)合年增長(zhǎng)率為 5.3%;歐洲、中東和非洲的光譜
圖 3-1 硬閾值和軟閾值通過(guò)觀察圖片能夠發(fā)現(xiàn),前一類(lèi)方案可以存留更多的尖峰特征,但會(huì)存在一定斷問(wèn)題,后者盡管尖峰相對(duì)較少,但能夠防止間斷問(wèn)題的產(chǎn)生,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更為光滑果。3.4.5小波分解層數(shù)各種信號(hào)在對(duì)應(yīng)的信噪比中,有著降噪效果相對(duì)理想的分解層數(shù)。在層數(shù)過(guò)多況下,會(huì)導(dǎo)致有價(jià)值的信息因此而丟失,進(jìn)而造成信噪比的降低,同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致過(guò)任務(wù)量;而在層數(shù)過(guò)小的情況下,信噪比難以得到很大提高。多數(shù)情形為 5 層分解案即可實(shí)現(xiàn)理想的效果,所以在此次處理中也確定為 5 級(jí)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]藥用植物川東獐牙菜紅外光譜分析與鑒別[J]. 狄準(zhǔn),趙艷麗,左智天,龍華,張雪,王元忠,李鸝. 光譜學(xué)與光譜分析. 2016(02)
[2]多光譜成像技術(shù)分析彩色藝術(shù)品的相關(guān)基礎(chǔ)研究[J]. 王雪培,趙虹霞,李青會(huì),劉衛(wèi)東,蘇伯民. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(10)
[3]激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)檢測(cè)鈾材料中微量雜質(zhì)元素[J]. 徐欽英,張永彬,王懷勝,賈建平. 中國(guó)激光. 2015(03)
[4]基于自適應(yīng)閾值函數(shù)的小波閾值去噪方法[J]. 吳光文,王昌明,包建東,陳勇,胡揚(yáng)坡. 電子與信息學(xué)報(bào). 2014(06)
[5]基于近紅外高光譜成像技術(shù)的長(zhǎng)棗含水量無(wú)損檢測(cè)[J]. 吳龍國(guó),何建國(guó),劉貴珊,賀曉光,王偉,王松磊,李丹. 光電子.激光. 2014(01)
[6]利用近紅外高光譜圖像技術(shù)快速鑒別西瓜種子品種[J]. 張初,劉飛,孔汶汶,章海亮,何勇. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2013(20)
[7]數(shù)據(jù)預(yù)處理方法對(duì)油頁(yè)巖含油率近紅外光譜分析的影響[J]. 王智宏,劉杰,王婧茹,孫玉洋,于永,林君. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2013(04)
[8]基于小波分析的改進(jìn)軟閾值去噪算法[J]. 段永剛,馬立元,李永軍,王天輝. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2010(23)
[9]一種新的小波閾值函數(shù)及其在振動(dòng)信號(hào)去噪分析中的應(yīng)用[J]. 唐進(jìn)元,陳維濤,陳思雨,周煒. 振動(dòng)與沖擊. 2009(07)
[10]基于閾值法的小波去噪算法研究[J]. 李海東,李青. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展. 2009(07)
博士論文
[1]高性能FTIR光譜儀數(shù)據(jù)采集與處理方法研究[D]. 李妍.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]DMD-HT近紅外光譜儀關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 全向前.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2016
[3]高光譜分辨率太陽(yáng)光柵光譜儀的性能分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D]. 鄭聯(lián)慧.電子科技大學(xué) 2016
[4]拉曼光譜數(shù)據(jù)處理與定性分析技術(shù)研究[D]. 姜承志.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014
[5]微型Offner成像光譜儀和光譜數(shù)據(jù)處理[D]. 吳振洲.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[6]激光誘導(dǎo)擊穿光譜數(shù)據(jù)處理方法及在煤分析中的應(yīng)用研究[D]. 謝承利.華中科技大學(xué) 2009
[7]基于機(jī)器學(xué)習(xí)的高維多光譜數(shù)據(jù)分類(lèi)[D]. 夏建濤.西北工業(yè)大學(xué) 2002
碩士論文
[1]基于遺傳算法的電力工程多目標(biāo)優(yōu)化研究[D]. 章姍捷.華北電力大學(xué) 2015
[2]微型光纖光柵光譜儀的研制及在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[D]. 劉震宇.湖南大學(xué) 2008
本文編號(hào):2928876
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【文章頁(yè)數(shù)】:56 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
第一臺(tái)光譜儀示意圖
圖 1-2 羅蘭凹面光柵成像系統(tǒng)示意圖[8]解放之后,我國(guó)的各項(xiàng)事業(yè)百?gòu)U待興,光譜儀器工業(yè)也開(kāi)始隨著祖國(guó)的各項(xiàng)事步進(jìn)行,從無(wú)到有,填補(bǔ)了我國(guó)在光譜分析行業(yè)的空白,隨著對(duì)光譜儀器的不斷研現(xiàn)在已具有一定的規(guī)模。1958 年我國(guó)開(kāi)始試制第一臺(tái)光譜儀器,隨后我國(guó)的第一臺(tái)攝譜儀,單色儀相繼[10]。隨后上海光學(xué)儀器廠和北京光學(xué)儀器廠開(kāi)始了對(duì)刻制光柵的研究工作。1971—年,我國(guó)第一臺(tái) WZG 一 200 型全晶體管化多道 2 米真空凹面光柵光電直讀光譜儀成功[11]。近年來(lái),我國(guó)光譜儀市場(chǎng)需求量在逐年升高,光譜儀相關(guān)技術(shù)也得到了極大的發(fā)僅 2014 年我國(guó)光譜儀的市場(chǎng)需求量就高達(dá) 17.4 萬(wàn)臺(tái),預(yù)測(cè)我國(guó)光譜儀的市場(chǎng)需在 2020 年將達(dá)到 37.6 萬(wàn)臺(tái)[12]。根據(jù)外媒最新市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告顯示,2014 年,全球光譜市場(chǎng)為 72 億美元,預(yù)計(jì) 年將達(dá)到 95.5 億美元,復(fù)合年增長(zhǎng)率為 5.9%。2014 年,對(duì)全球光譜市場(chǎng)來(lái)說(shuō),美國(guó)大的貢獻(xiàn)者,市場(chǎng)份額為 42%。具體來(lái)說(shuō),2014 年,美國(guó)光譜市場(chǎng)為 30 億美元,2019 年將達(dá) 39 億美元,預(yù)測(cè)期內(nèi)復(fù)合年增長(zhǎng)率為 5.3%;歐洲、中東和非洲的光譜
圖 3-1 硬閾值和軟閾值通過(guò)觀察圖片能夠發(fā)現(xiàn),前一類(lèi)方案可以存留更多的尖峰特征,但會(huì)存在一定斷問(wèn)題,后者盡管尖峰相對(duì)較少,但能夠防止間斷問(wèn)題的產(chǎn)生,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更為光滑果。3.4.5小波分解層數(shù)各種信號(hào)在對(duì)應(yīng)的信噪比中,有著降噪效果相對(duì)理想的分解層數(shù)。在層數(shù)過(guò)多況下,會(huì)導(dǎo)致有價(jià)值的信息因此而丟失,進(jìn)而造成信噪比的降低,同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致過(guò)任務(wù)量;而在層數(shù)過(guò)小的情況下,信噪比難以得到很大提高。多數(shù)情形為 5 層分解案即可實(shí)現(xiàn)理想的效果,所以在此次處理中也確定為 5 級(jí)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]藥用植物川東獐牙菜紅外光譜分析與鑒別[J]. 狄準(zhǔn),趙艷麗,左智天,龍華,張雪,王元忠,李鸝. 光譜學(xué)與光譜分析. 2016(02)
[2]多光譜成像技術(shù)分析彩色藝術(shù)品的相關(guān)基礎(chǔ)研究[J]. 王雪培,趙虹霞,李青會(huì),劉衛(wèi)東,蘇伯民. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2015(10)
[3]激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)檢測(cè)鈾材料中微量雜質(zhì)元素[J]. 徐欽英,張永彬,王懷勝,賈建平. 中國(guó)激光. 2015(03)
[4]基于自適應(yīng)閾值函數(shù)的小波閾值去噪方法[J]. 吳光文,王昌明,包建東,陳勇,胡揚(yáng)坡. 電子與信息學(xué)報(bào). 2014(06)
[5]基于近紅外高光譜成像技術(shù)的長(zhǎng)棗含水量無(wú)損檢測(cè)[J]. 吳龍國(guó),何建國(guó),劉貴珊,賀曉光,王偉,王松磊,李丹. 光電子.激光. 2014(01)
[6]利用近紅外高光譜圖像技術(shù)快速鑒別西瓜種子品種[J]. 張初,劉飛,孔汶汶,章海亮,何勇. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2013(20)
[7]數(shù)據(jù)預(yù)處理方法對(duì)油頁(yè)巖含油率近紅外光譜分析的影響[J]. 王智宏,劉杰,王婧茹,孫玉洋,于永,林君. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2013(04)
[8]基于小波分析的改進(jìn)軟閾值去噪算法[J]. 段永剛,馬立元,李永軍,王天輝. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2010(23)
[9]一種新的小波閾值函數(shù)及其在振動(dòng)信號(hào)去噪分析中的應(yīng)用[J]. 唐進(jìn)元,陳維濤,陳思雨,周煒. 振動(dòng)與沖擊. 2009(07)
[10]基于閾值法的小波去噪算法研究[J]. 李海東,李青. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展. 2009(07)
博士論文
[1]高性能FTIR光譜儀數(shù)據(jù)采集與處理方法研究[D]. 李妍.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]DMD-HT近紅外光譜儀關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 全向前.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2016
[3]高光譜分辨率太陽(yáng)光柵光譜儀的性能分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D]. 鄭聯(lián)慧.電子科技大學(xué) 2016
[4]拉曼光譜數(shù)據(jù)處理與定性分析技術(shù)研究[D]. 姜承志.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014
[5]微型Offner成像光譜儀和光譜數(shù)據(jù)處理[D]. 吳振洲.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[6]激光誘導(dǎo)擊穿光譜數(shù)據(jù)處理方法及在煤分析中的應(yīng)用研究[D]. 謝承利.華中科技大學(xué) 2009
[7]基于機(jī)器學(xué)習(xí)的高維多光譜數(shù)據(jù)分類(lèi)[D]. 夏建濤.西北工業(yè)大學(xué) 2002
碩士論文
[1]基于遺傳算法的電力工程多目標(biāo)優(yōu)化研究[D]. 章姍捷.華北電力大學(xué) 2015
[2]微型光纖光柵光譜儀的研制及在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[D]. 劉震宇.湖南大學(xué) 2008
本文編號(hào):2928876
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