基于非对称加权最小二乘的拉曼光谱检测基线校正方法与流程

技术特征：

1.一种基于非对称加权最小二乘的拉曼光谱检测基线校正方法，其特征在于，所述基于非对称加权最小二乘的拉曼光谱检测基线校正方法基于非对称惩罚最小二乘和局部对称加权的思想，通过迭代求取加权最小二乘的方式得到拟合基线；当达到最大迭代次数或者终止条件时，迭代停止；原始光谱减去拟合基线，实现基线校正。

2.如权利要求1所述的基于非对称加权最小二乘的拉曼光谱检测基线校正方法，其特征在于，所述基于非对称加权最小二乘的拉曼光谱检测基线校正方法包括以下步骤：

步骤一，建立拉曼光谱模型s＝[s1,s2,...,sN]＝r+b+n，N为光谱数据点个数，r为拉曼信号，b为荧光背景，n为噪声信号；待基线拟合的拉曼光谱为y；设置平滑参数λ；

步骤二，对权重进行初始化w⁰＝[1,1,...,1]，权重矩阵W是一个稀疏对角阵，W＝diag(w1,w2,...,wN)，N为光谱数据点个数；

步骤三，最小化惩罚最小二乘代价函数转化为求解方程(W+λD^TD)z＝Wy，其中z是拟合基线，D是差分矩阵：Dz＝Δⁿz，初始权重w⁰代入方程，计算初始基线：z⁰＝(W⁰+λD^TD)^-1W⁰y；

步骤四，判断是否满足迭代终止条件，若不满足转步骤五，否则转步骤七；

步骤五，计算拉曼光谱与拟合基线之间的残差信号d＝y-z，取残差信号的负值部分d^-并计算其均值m和标准差s；

步骤六，使用softsign函数和迭代次数t对权重进行迭代更新得W^t，计算第t次迭代的拟合基线：z^t＝(W^t+λD^TD)^-1W^ty；转步骤四；

步骤七，迭代终止，用原始光谱减去最终的拟合基线，实现拉曼光谱的基线校正。

3.如权利要求2所述的基于非对称加权最小二乘的拉曼光谱检测基线校正方法，其特征在于，所述λ的取值10¹～10⁸。

4.如权利要求2所述的基于非对称加权最小二乘的拉曼光谱检测基线校正方法，其特征在于，所述步骤三中，最小化惩罚最小二乘代价函数转化为求解方程(W+λD^TD)z＝Wy，其中z是拟合基线，D是差分矩阵：Dz＝Δⁿz，差分矩阵D使用的是二阶差分矩阵：

将差分矩阵和初始权重w⁰代入方程，计算初始基线：z⁰＝(W⁰+λD^TD)^-1W⁰y。

5.如权利要求2所述的基于非对称加权最小二乘的拉曼光谱检测基线校正方法，其特征在于，所述步骤五中，计算拉曼光谱与拟合基线之间的残差信号d＝y-z，取残差信号的负值部分d^-并计算均值m和标准差s。

6.如权利要求2所述的基于非对称加权最小二乘的拉曼光谱检测基线校正方法，其特征在于，所述步骤六中迭代更新权重为：

其中，yi是第t次迭代中待基线拟合的信号，zi是第t次迭代中的拟合基线，残差信号di＝yi-zi，和分别是残差信号负值部分的均值和标准差，i∈(1,2,...,N)，N为光谱数据长度。

7.一种应用权利要求1～6任意一项所述基于非对称加权最小二乘的拉曼光谱检测基线校正方法的拉曼光谱预处理和分析系统。

8.一种应用权利要求1～6任意一项所述基于非对称加权最小二乘的拉曼光谱检测基线校正方法的近红外光谱预处理和分析系统。