[发明专利]一种获取谱差异的方法及系统

说明书

本发明公开了一种获取谱差异的方法及系统，其方法包括以下步骤：(1)采用测谱设备获取多组背景光谱数据；(2)对获得的背景光谱数据进行去平均处理，得到测谱设备的谱噪声数据；(3)利用获得的谱噪声数据对目标光谱数据进行有效性判别，并将判别出的有效目标光谱数据与背景光谱数据相除得到表征谱差异的比值谱；其系统包括依次相连的数据采集单元、谱噪声数据计算单元、目标光谱数据有效性判别单元和比值谱计算单元；本发明采用比值谱来反映光谱数据在数量上的增益关系；通过对目标光谱数据进行有效性判别、剔除了噪声或者受噪声干扰严重的目标光谱数据，根据判别出的有效的目标光谱数据进行比值谱的计算，提高了准确度，便于目标精准识别。

技术领域

本发明属于光谱学和模式识别的交叉技术领域，更具体地，涉及一种获取谱差异的方法及系统。

背景技术

光谱包括散射环境照射光谱和自身辐射光谱，利用谱特征、谱差异可以判别不同的物体或物质。光谱分析和判别技术是发展最快的定性和定量分析技术之一，在各个领域得到了广泛的应用，特别是在成分鉴别、火灾预警、环境监测等方面发挥重要作用。

目前关于谱差异的研究，大都采用差值谱，通过将目标光谱数据与参考光谱信号直接作差获得，其光谱数据通过光谱仪采集；但是利用光谱仪获取光谱信息不可避免的存在噪声影响；差值谱虽然简单易理解，却容易受到噪声影响，一旦混入噪声则对目标识别的准确度影响很大；而且对于微弱信号而言，作差所获得结果进一步弱化，可能导致信号丢失而降低目标识别的准确度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种获取谱差异的方法及系统，其目的在于更有效地表征谱差异，更利于基于光谱进行目标识别。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种获取谱差异的方法，包括以下步骤：

(1)采用测谱设备获取多组背景光谱数据；

(2)对所述背景光谱数据进行去平均处理，得到测谱设备的谱噪声数据；

(3)利用所述谱噪声数据对目标光谱数据进行有效性判别，并将判别出的有效目标光谱数据与背景光谱数据相除得到表征谱差异的比值谱。

优选地，上述获取谱差异的方法，采用“3σ原则”对目标光谱数据进行有效性判别；具体地，当目标光谱数据的波长则判定该目标光谱数据为有效目标光谱数据，否则判定该目标光谱数据为无效目标光谱数据；

其中，为目标光谱数据，为背景光谱数据，是指N组在波长为λ_i处的谱噪声数据的标准差，k为常数。

优选地，上述获取谱差异的方法，

其比值谱

其中，为目标光谱数据，为背景光谱数据，是指N组在波长为λ_i处的谱噪声数据的标准差，k为常数。

优选地，上述获取谱差异的方法，其谱噪声数据的标准差

其中，是指N组在波长为λ_i处的谱噪声数据的平均值，是指第j组背景光谱数据中波长为λ_i处的谱噪声，j为谱噪声数据组的编号，取1～N之间的正整数。

优选地，上述获取谱差异的方法，其步骤(2)采用背景光谱数据的平均值对背景光谱数据进行去平均处理，获得测谱设备的谱噪声数据；具体的，第j组背景光谱数据中波长为λ_i处的谱噪声

其中，是指第j组背景光谱数据中波长为λ_i处的光谱信号数据，N是指数据组数，是指这N组在波长为λ_i处的背景光谱数据的平均值；