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专利号: 2016112493812
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-10-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于插值法的激光诱导击穿光谱连续背景校正方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1,采集带有连续背景干扰的激光诱导击穿光谱,获取光谱强度值的所有极小值点,将极小值点按照波长从小到大排序;

步骤S2,定义一个窗口函数,窗口函数定义如下:

其中rect(j,N)是一个函数值为1,边界为l,k的矩形函数;j表示极小值点位置;l和k分别表示窗口函数内起始和终止极小值点位置,N表示窗口函数内极小值点个数;

步骤S3,将窗口函数内N个极小值点按照光谱强度值从小到大排序,选取前面的M个极小值点并保存,M≤N,此为一次排序与选取处理;

将窗口函数由光谱数据的第一个极小值点开始滑动,每滑动一次做一次排序与选取处理;遍历所有极小值点后,将选取的点作为新的极小值点集;为保存数据的完整性,将光谱数据的起始点加入新的极小值点集中;

步骤S4,对新的极小值点集中的极小值点进行插值计算,插值结果用来估计连续背景,用原始光谱减去估计的连续背景,得到校正后的激光诱导击穿光谱;

步骤S5,依据估计的连续背景计算出信背比,改变窗口函数的参数N和参数M,重复步骤S3~S4,将信背比最大时估计的连续背景作为最终的连续背景估计值。

2.如权利要求1所述的基于插值法的激光诱导击穿光谱连续背景校正方法,其特征在于,步骤S1具体包括:光谱数据的每个数据点表示为(λ(u),I(u)),其中λ(u)表示第u个数据点的波长,I(u)表示第u个数据点的光谱强度;采用相邻点比较法获取极小值点;即当I(u)≤I(u-1),且I(u)≤I(u+1)时,就将该点看作是一个极小值点;遍历整个波段的光谱数据寻找到所有极小值点。

3.如权利要求1所述的基于插值法的激光诱导击穿光谱连续背景校正方法,其特征在于,步骤S3中,窗口函数滑动一次的距离是N个极小值点。

4.如权利要求1所述的基于插值法的激光诱导击穿光谱连续背景校正方法,其特征在于,步骤S4具体包括:

假设光谱波段区域(a,b)被极小值点划分为n个部分;假设每两点之间的插值多项式为如下形式:其中S(x)为波段区域(a,b)内的函数表达式;具体形式为:Si(x)=ai+bi(x-xi)+ci(x-xi)2+di(x-xi)3   (3)其中Si(x)表示第i和i+1个极小值点所在波长之间区域内的插值多项式;x表示波长,xi表示第i个极小值点对应波长;

插值多项式包含n个函数,因此,有4*n个系数来计算;需要求多项式及其一阶和二阶导数是连续的,也就是满足下列条件:其中yi表示第i个极小值点对应强度值,Si(xi)和Si(xi+1)分别表示由第i、i+1个极小值点,在第i和i+1个极小值点所在波长之间区域内的插值多项式Si(x)计算得到的函数值;

从表达式(4)中可以得到4*n-2个条件,想要求出4*n个系数还需要另外两个条件,考虑波段区域的起始点即可;另外两个条件表示如下:通过表达式(3)和(4)可以得出:

其中hi=xi+1-xi,令mi=2ci,通过表达式(6)可以得出表达式(3)中的系数为:将表达式(7)中bi,ci,di的值带入表达式(6)中的bi+2hici+3hi2di-bi+1=0,可以得到如下表达式:由表达式(3),(5),(7)可以得出:

通过表达式(8)和(9),可以得出如下矩阵表达式:

求解mi的值并代入方程(7),可得到表达式(3)的系数,进一步可以得到整个波段区域内的插值多项式;由插值多项式S(x)来估计整个波段区域的连续背景。

5.如权利要求1所述的基于插值法的激光诱导击穿光谱连续背景校正方法,其特征在于,步骤S5中信背比的定义如下:

x(t)为包含连续背景的原始光谱数据,x′(t)为原始光谱减去估计的连续背景后的数据,v为整个波段区域内数据点个数。