拉曼光谱分析信号去噪方法、介质、设备及装置

本技术涉及光谱信号分析，特别涉及一种拉曼光谱分析信号去噪方法、介质、设备及装置。

背景技术：

1、拉曼光谱是一种无损的分析技术，它是基于光和材料内化学键的相互作用而产生的，可以提供样品化学结构、相和形态、结晶度以及分子相互作用的详细信息。由于拉曼光谱技术具有非侵入、无损伤和无辐射等优点，目前主要被应用于物质鉴别、材料分析等领域。

2、在使用拉曼光谱进行物质鉴别、材料分析时，噪声总是存在信号中，会遮盖住部分光谱信号，使得拉曼光谱的峰值信息不清晰。因此，需要对光谱信号进行分析时，需要去噪，以提取出噪声中准确的光谱信号。相关技术中，在对光谱信号进行去噪时，对采用小波去噪、s-g滤波器等方法。然而，这些方法只适用于较弱噪声下的光谱信号，对于低信噪比情况下的光谱信号处理效果不佳；并且，对环境引发的噪声不能很好地去除。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种拉曼光谱分析信号去噪方法，能够对拉曼光谱信号的噪声进行有效去除，提高拉曼光谱信号的提取成功率和拉曼光谱信号的提取效果。

2、第一方面，本发明提出了一种拉曼光谱分析信号去噪方法，包括以下步骤：分别对目标溶液和溶剂进行检测，以得到目标溶液函数和溶剂溶液函数；基于所述目标溶液函数和所述溶剂溶液函数分别根据第一参数、第二参数、所述第一参数与所述第二参数的均值计算对应的被溶解物函数，其中，所述被溶解物函数为二次函数；；获取每个被溶解物函数对应的a取值，并判断是否所有被溶解物函数对应的a取值均为正值或者所有被溶解物函数对应的a取值均为负值；如果否，则基于二分法根据每个被溶解物函数对应的a取值调整所述第一参数或者所述第二参数，以确定最终参数；根据所述最终参数进行最终拉曼光谱分析信号的拟合。

3、根据本发明实施例的拉曼光谱分析信号去噪方法，首先，分别对目标溶液和溶剂进行检测，以得到目标溶液函数和溶剂溶液函数；接着，基于所述目标溶液函数和所述溶剂溶液函数分别根据第一参数、第二参数、所述第一参数与所述第二参数的均值计算对应的被溶解物函数，其中，所述被溶解物函数为二次函数；；然后，获取每个被溶解物函数对应的a取值，并判断是否所有被溶解物函数对应的a取值均为正值或者所有被溶解物函数对应的a取值均为负值；接着，如果否，则基于二分法根据每个被溶解物函数对应的a取值调整所述第一参数或者所述第二参数，以确定最终参数；然后，根据所述最终参数进行最终拉曼光谱分析信号的拟合。能够实现对拉曼光谱信号的噪声进行有效去除，提高拉曼光谱信号的提取成功率和拉曼光谱信号的提取效果。

4、在一些实施例中，所述被溶解物函数通过以下公式计算：

5、yt1＝kh*y1-y0

6、yt2＝kl*y1-y0

7、

8、其中，yt1表示第一参数对应的被溶解物函数，y1表示目标溶液函数，y0表示溶剂溶液函数，yt2表示第二参数对应的被溶解物函数，yt3表示第一参数与第二参数的均值对应的被溶解物函数，kh表示第一参数，kl表示第二参数，表示第一参数与第二参数的均值。

9、在一些实施例中，如果所有被溶解物函数对应的a取值均为正值或者所有被溶解物函数对应的a取值均为负值，则随机选取所述第一参数或者所述第二参数中的任意一个作为最终参数。在一些实施例中，基于二分法根据每个被溶解物函数对应的a取值调整所述第一参数或者所述第二参数，以确定最终参数，包括：判断是否所述第二参数对应的被溶解物函数的a取值和所述第一参数与所述第二参数的均值对应的被溶解物函数的a取值均为负值或者均为正值；如果是，则根据所述第一参数与所述第二参数的均值更新第二参数，并计算更新后的第二参数与第一参数的均值，以及基于更新后的第二参数与第一参数的均值计算对应的被溶解物函数；判断更新后的第二参数与第一参数的均值对应的被溶解物函数的a值绝对值是否小于预设阈值；如果是，则将更新后的第二参数与第一参数的均值作为最终参数；如果否，则分别基于更新后的第二参数、第一参数计算对应的被溶解物函数，并继续基于二分法调整第一参数或者第二参数，直至调整后的第二参数与第一参数的均值对应的被溶解物函数的a值绝对值小于预设阈值。

10、在一些实施例中，如果所述第二参数对应的被溶解物函数的a取值和所述第一参数与所述第二参数的均值对应的被溶解物函数的a取值为一正一负，则根据所述第一参数与所述第二参数的均值更新第一参数，并计算更新后的第一参数与第二参数的均值，以及基于更新后的第二参数与第一参数的均值计算对应的被溶解物函数；判断更新后的第二参数与第一参数的均值对应的被溶解物函数的a值绝对值是否小于预设阈值；如果是，则将更新后的第二参数与第一参数的均值作为最终参数；如果否，则分别基于第二参数、更新后的第一参数计算对应的被溶解物函数，并继续基于二分法调整第一参数或者第二参数，直至调整后的第二参数与第一参数的均值对应的被溶解物函数的a值绝对值小于预设阈值。

11、第二方面，本发明提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有拉曼光谱分析信号去噪程序，该拉曼光谱分析信号去噪程序被处理器执行时实现如上所述的拉曼光谱分析信号去噪方法。

12、根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过存储拉曼光谱分析信号去噪程序，以使得处理器在执行该拉曼光谱分析信号去噪程序时，实现如上述的拉曼光谱分析信号去噪方法，从而实现对拉曼光谱信号的噪声进行有效去除，提高拉曼光谱信号的提取成功率和拉曼光谱信号的提取效果。

13、第三方面，本发明提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如上所述的拉曼光谱分析信号去噪方法。

14、根据本发明实施例的计算机设备，通过存储器对拉曼光谱分析信号去噪程序进行存储，以使得处理器在执行该拉曼光谱分析信号去噪程序时，实现如上述的拉曼光谱分析信号去噪方法，从而实现对拉曼光谱信号的噪声进行有效去除，提高拉曼光谱信号的提取成功率和拉曼光谱信号的提取效果。

15、第四方面，本发明提出了一种拉曼光谱分析信号去噪装置，包括：获取模块，所述获取模块用于分别对目标溶液和溶剂进行检测，以得到目标溶液函数和溶剂溶液函数；计算模块，所述计算模块用于基于所述目标溶液函数和所述溶剂溶液函数分别根据第一参数、第二参数、所述第一参数与所述第二参数的均值计算对应的被溶解物函数，其中，所述被溶解物函数为二次函数；；判断模块，所述判断模块用于获取每个被溶解物函数对应的a取值，并判断是否所有被溶解物函数对应的a取值均为正值或者所有被溶解物函数对应的a取值均为负值；调整模块，所述调整模块用于所有被溶解物函数对应的a取值并非均为正值或者均为负值时，基于二分法根据每个被溶解物函数对应的a取值调整所述第一参数或者所述第二参数，以确定最终参数；拟合模块，所述拟合模块用于根据所述最终参数进行最终拉曼光谱分析信号的拟合。

16、在一些实施例中，所述被溶解物函数通过以下公式计算：

17、yt1＝kh*y1-y0

18、yt2＝kl*y1-y0

19、

20、其中，yt1表示第一参数对应的被溶解物函数，y1表示目标溶液函数，y0表示溶剂溶液函数，yt2表示第二参数对应的被溶解物函数，yt3表示第一参数与第二参数的均值对应的被溶解物函数，kh表示第一参数，kl表示第二参数，表示第一参数与第二参数的均值。

21、在一些实施例中，所述调整模块还用于在所有被溶解物函数对应的a取值均为正值或者所有被溶解物函数对应的a取值均为负值时，随机选取所述第一参数或者所述第二参数中的任意一个作为最终参数。

22、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。