一种用于拉曼光谱仪ccd信号降噪方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及拉曼光谱仪CCD信号降噪方法。更具体地说，本发明涉及一种能显著提高信噪比的拉曼光谱仪CCD信号降噪方法。
【背景技术】
[0002]现在的拉曼光谱仪大都采用CXD检测器，CXD的输出信号中有随机噪声的干扰，这些噪声的存在严重的影响确定光谱峰值位置、峰高数值等。大大影响待测样品的测试效果。
[0003]在拉曼光谱仪中，一般采用线阵CCD，其像素数量一般比设计实际使用的像素数量要多一些，比如3648像素(XD，实际设计使用的像素约2000到2500个，未使用的像素100到500，利用多出来未用的这些像素，可以用统计方法找出噪声规律，再叠加到有用的像素上去，从而抵消这些噪声在有用信号的上的影响。
[0004]鉴于以上，亟待有一种能显著提高信噪比的拉曼光谱仪C⑶信号降噪方法的产生。
【发明内容】
[0005]本发明针对上述问题，提供了一种能显著提高信噪比的拉曼光谱仪CCD信号降噪方法。
[0006]为了实现根据本发明的这些目的和其他特点，本发明提供了一种用于拉曼光谱仪CCD信号降噪方法，包括以下步骤:
[0007]步骤一、将C⑶上的像素从起点到终点分为三段，依次标记为前段、中段和尾段，对所述前段和所述尾段进行遮光或涂黑处理；
[0008]步骤二、采集整个CCD像素的信号数据，定位所述前段和所述尾段的数据位置；
[0009]步骤三、计算所述前段和所述尾段产生的噪声的幅值比，将所述幅值比作为叠加参数；
[0010]步骤四、比较所述前段噪声和所述尾段噪声的频率和相位是否相同，若所述前段噪声和所述尾段噪声的频率和相位均相同，则将所述前段噪声的反相位叠加到所述中段上，若不相同，则重新采集整个CXD像素的信号数据。
[0011]CCD像素首先被分成三段，前段和尾段为未使用的像素，中段为实际使用的有用像素，也就是光学成像位置，前段和尾段为了不被光噪声污染，要进行遮光或涂黑处理。
[0012]优选的是，其中，还包括，记录所述中段产生的波形的个数。
[0013]优选的是，其中，所述步骤四中，所述前段噪声的反相位叠加到所述中段上时，所述中段的幅值根据所述叠加参数做递加或递减。
[0014]优选的是，其中，所述中段的幅值根据所述叠加参数做递加或递减具体为:
[0015]如果所述叠加参数大于1，那么所述中段的幅值按照所述前段噪声的幅值与所述尾段噪声的幅值的差与所述中段产生的波形的个数的比值做递减；
[0016]如果所述叠加参数小于1，那么所述中段的幅值按照所述尾段噪声的幅值与所述前段噪声的幅值的差与所述中段产生的波形的个数的比值做递增。
[0017]优选的是，其中，所述前段噪声的幅值计算方法具体为:
[0018]选择所述前段中距离所述中段最近的10个完整波形，计算所述10个完整波形的平均值得到所述前段噪声的幅值。
[0019]优选的是，其中，所述尾段噪声的幅值计算方法具体为:
[0020]选择所述尾段中距离所述中段最近的10个完整波形，计算所述10个完整波形的平均值得到所述尾段噪声的幅值。
[0021]优选的是，其中，所述步骤四中，还包括:分别计算所述前段噪声的频率及相位和所述尾段噪声的频率及相位。
[0022]优选的是，其中，所述前段噪声与所述尾段噪声的相位是否相同的判断方法为:
[0023]根据所述前段噪声的相位，推演经过所述中段后到达所述尾段时，与计算得到的所述尾段的相位是否相同。
[0024]优选的是，其中，所述步骤二中定位所述前段和所述尾段的数据位置具体为:CCD像素信号弱的两端分别为所述前段和所述尾段。
[0025]本发明的有益效果为:
[0026]1、本发明提供的拉曼光谱仪CCD信号降噪方法通过CCD自身未用像素的噪声来去除有用像素上的噪声，可提高有用像素的信噪比，提高2-5倍的信噪比。
[0027]2、本发明提供的拉曼光谱仪CCD信号降噪方法可有效除去产生的有周期规律的噪声，如背景电噪声。
[0028]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研宄和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0029]图1为本发明其中一个实施例中拉曼光谱仪CCD像素的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0031]步骤一、将C⑶上的像素从起点到终点分为三段，依次标记为前段、中段和尾段，对所述前段和所述尾段进行遮光或涂黑处理；
[0032]步骤二、采集整个CCD像素的信号数据，定位所述前段和所述尾段的数据位置；
[0033]定位所述前段和所述尾段的数据位置具体为:CCD像素信号弱的两端分别为所述前段和所述尾段。
[0034]步骤三、计算所述前段和所述尾段产生的噪声的幅值比，将所述幅值比作为叠加参数；
[0035]其中，所述前段噪声的幅值计算方法为:选择所述前段中距离所述中段最近的10个完整波形，即所述前段中最后10个完整波形，计算所述10个完整波形的平均值得到所述前段噪声的幅值。
[0036]其中，所述尾段噪声的幅值计算方法具体为:选择所述尾段中距离所述中段最近的10个完整波形，即所述尾段中最前面的10个完整波形，计算所述10个完整波形的平均值得到所述尾段噪声的幅值。
[0037]步骤四、分别计算所述前段噪声的频率及相位和所述尾段噪声的频率及相位，比较所述前段噪声和所述尾段噪声的频率和相位是否相同，判断方法为:根据所述前段噪声的相位，推演经过所述中段后到达所述尾段时，与计算得到的所述尾段的相位是否相同；
[0038]a、若所述前段噪声和所述尾段噪声的频率和相位均相同，则将所述前段噪声的反相位叠加到所述中段上，所述中段的幅值根据所述叠加参数做递加或递减，具体为:
[0039]记录所述中段产生的波形的个数；
[0040]如果所述叠加参数大于1，那么所述中段的幅值按照所述前段噪声的幅值与所述尾段噪声的幅值的差与所述中段产生的波形的个数的比值做递减；
[0041]如果所述叠加参数小于1，那么所述中段的幅值按照所述尾段噪声的幅值与所述前段噪声的幅值的差与所述中段产生的波形的个数的比值做递增。
[0042]例如，将所述前段噪声的幅值标记为A，所述尾段噪声的幅值标记为C，所述中段的幅值标记为B，所述中段产生的波形的个数为m:
[0043]所述中段第I个波形的幅值为=B1= A-1X (A-C)/m ;
[0044]所述中段第η个波形的幅值为:Bn= A-nX (A_C)/m。
[0045]b、若所述前段噪声和所述尾段噪声的频率和相位不相同，则重新采集整个CCD像素的信号数据。
[0046]CCD像素首先被分成三段，前段和尾段为未使用的像素，中段为实际使用的有用像素，也就是光学成像位置，前段和尾段为了不被光噪声污染，要进行遮光或涂黑处理。
[0047]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种用于拉曼光谱仪CXD信号降噪方法，其中，包括以下步骤: 步骤一、将CCD上的像素从起点到终点分为三段，依次标记为前段、中段和尾段，对所述前段和所述尾段进行遮光或涂黑处理； 步骤二、采集整个CCD像素的信号数据，定位所述前段和所述尾段的数据位置； 步骤三、计算所述前段和所述尾段产生的噪声的幅值比，将所述幅值比作为叠加参数； 步骤四、比较前段噪声和尾段噪声的频率和相位是否相同，若所述前段噪声和所述尾段噪声的频率和相位均相同，则将所述前段噪声的反相位叠加到所述中段上，若不相同，则重新采集整个CCD像素的信号数据。2.如权利要求1所述的用于拉曼光谱仪CXD信号降噪方法，其中，还包括，记录所述中段产生的波形的个数。3.如权利要求1所述的用于拉曼光谱仪CCD信号降噪方法，其中，所述步骤四中，所述前段噪声的反相位叠加到所述中段上时，所述中段的幅值根据所述叠加参数做递加或递减。4.如权利要求3所述的用于拉曼光谱仪CCD信号降噪方法，其中，所述中段的幅值根据所述叠加参数做递加或递减具体为: 如果所述叠加参数大于1，那么所述中段的幅值按照所述前段噪声的幅值与所述尾段噪声的幅值的差与所述中段产生的波形的个数的比值做递减； 如果所述叠加参数小于1，那么所述中段的幅值按照所述尾段噪声的幅值与所述前段噪声的幅值的差与所述中段产生的波形的个数的比值做递增。5.如权利要求1所述的用于拉曼光谱仪CCD信号降噪方法，其中，所述前段噪声的幅值计算方法具体为: 选择所述前段中距离所述中段最近的10个完整波形，计算所述10个完整波形的平均值得到所述前段噪声的幅值。6.如权利要求1所述的用于拉曼光谱仪CCD信号降噪方法，其中，所述尾段噪声的幅值计算方法具体为: 选择所述尾段中距离所述中段最近的10个完整波形，计算所述10个完整波形的平均值得到所述尾段噪声的幅值。7.如权利要求1所述的用于拉曼光谱仪CCD信号降噪方法，其中，所述步骤四中，还包括:分别计算所述前段噪声的频率及相位和所述尾段噪声的频率及相位。8.如权利要求1所述的用于拉曼光谱仪CCD信号降噪方法，其中，所述前段噪声与所述尾段噪声的相位是否相同的判断方法为: 根据所述前段噪声的相位，推演经过所述中段后到达所述尾段时，与计算得到的所述尾段的相位是否相同。9.如权利要求1所述的用于拉曼光谱仪CCD信号降噪方法，其中，所述步骤二中定位所述前段和所述尾段的数据位置具体为:CCD像素信号弱的两端分别为所述前段和所述尾段。
【专利摘要】本发明提供一种用于拉曼光谱仪CCD信号降噪方法，包括：步骤一、将CCD上的像素从起点到终点分为三段，依次标记为前段、中段和尾段，对所述前段和所述尾段进行遮光或涂黑处理；步骤二、采集整个CCD像素的信号数据，定位所述前段和所述尾段的数据位置；步骤三、计算所述前段和所述尾段产生的噪声的幅值比，将所述幅值比作为叠加参数；步骤四、比较所述前段噪声和所述尾段噪声的频率和相位是否相同，若所述前段噪声和所述尾段噪声的频率和相位均相同，则将所述前段噪声的反相位叠加到所述中段上，若不相同，则重新采集整个CCD像素的信号数据。本发明将CCD自身未用像素的噪声来去除有用像素上的噪声，能提高2～5倍的有用信号的信噪比。
【IPC分类】G01J3/02, G01J3/44, H04N5/357
【公开号】CN104954704
【申请号】CN201510293781
【发明人】赵喜, 夏征
【申请人】北京华泰诺安科技有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月1日