第34卷，第10期 2014年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 34,No. 10 -pp2606-2611
October,2014
近红外离散波长光谱基线漂移校正方法研究
胡爱琴，袁洪福，宋春风，李效玉北京化工大学材料科学与工程学院，北京100029
摘要微分是（近红外光谱多元分析校正中最常使用也是最有效的光谱基线漂移校正方法。由于数据数目较少及相邻数据在光谱意义或数学意义上缺乏连续性，微分不能直接用于离散波长光谱消除基线漂移。为此，提出了一种结合插值拟合和微分校正离散光谱基线漂移的新方法。思路是采用三次样条插值法对离散波长光谱进行拟合，然后对拟合光谱进行Savitakv-Golav卷积求导，再从微分光谱中取出对应于原离散波长光谱数值的数值，构成离散波长光谱的微分光谱，从而实现离散波长光谱的基线漂移校正。通过分别由模拟离散波长光谱数据和实际的离散波长光谱数据建立多元校正模型检验新方法效果。采用ABC十粉灭火剂和土壤的近红外光谱数据及性质建立了PLS和MLR模型。结果表明，新方法能有效消除离散波长光谱的基线漂移对多元分析校正产生的不利影响，明显地提高了多元分析校正模型的准确性，对改善离散波长光谱仪器分析准确度具有重要的理论意义和实际应用价值。
关键词离散波长光谱；基线漂移校正；三次样条插值；S-G卷积求导
中图分类号：TH744.12
2文献标识码：A
引言
D0I: 10. 3964/j. issn, 1000-0593(2014 )10-2606-06
求导法还考虑了以被处理波长为中心的一个波长窗口内多个点的综合影响，对于个别波长数据存在的突变噪声影响具有较好的抑制作用。众多应用实践表明，对于高分辨率光谱
滤光片型或激光二极管型（近红外光谱仪具有结构设计简单、光通量大、扫描速度快、体积小、成本低等优点，已广泛用于设计专用或便携式分析仪器，甚至在线分析仪，因此，在众多应用领域，滤光片型或激光二极管型(近)红外光谱仪器不仅具有悠久的历史，而且也有很好的发展前景。
然而，由于受滤光片材料、光源的种类与数量以及仪器结构等因素限制，滤光片型或激光二极管型(近)红外光谱仪器可提供的波长或窄带数自很有限，一股，从儿个到十几个。与傅里叶变换型、光栅扫描等类型的（近红外光谱仪器样，当受到电流或环境温度上的微小波动影响，滤光片型或激光二极管型（近红外光谱仪器采集的光谱同样也存在着基线漂移问题。样品之间在形貌或颜色上的微小差异也会对光谱基线漂移产生显著影响。光谱基线漂移属于低频噪声，会对多元分析校正产生严重不利影响。用于光谱基线漂移校正的方法包括基线扣除法、微分和小波分析等。其中，微分是(近)红外光谱分析中最常用的和最有效的基线漂移校正方法，包括直接差分法和Savitaky-Golay(S-G)卷积求导法[2」。直接差分法仅考虑了相邻波长的光谱绝对变化，而S-G卷积
收稿日期：2014-05-05，修订日期：2014-07-18
基金项目：国家科技支撑计划课题(2011BAE11B00)资取
（或者称为“连续”光谱），微分能够有效地解决基线漂移对于（近红外光谱分析结果的不良影响。因此，在商晶近红外光谱仪器配备的化学计量学软件中普遍提供广微分处理这一算法和功能。然而，在滤光片型或激光二极管型（近)红外光谱仪器采集的离散波长光谱中，相邻的光谱数据在谱带归属上可以完全不同，即不具有光谱意义上的连续性。显然，对这种在光谱意义上毫无联系的一组离散波长光谱数据直接进行微分，尚缺乏理论依据。另外，由于离散波长光谱数据少，不满足S-G卷积求导法对窗口点数的要求，也无法进行其运算。如何处理离散光谱数据基线漂移问题是长期未能解决的技术难题，至今未见关于解决离散光谱数据基线漂移的理论研究报道，因此，研究有效的离散波长光谱基线漂移校正方法，对改善滤光片型或激光二极管型（近)红外光谱仪性能，具有重要的理论意义和实际应用价值
本文提出了一种有效的离散波长光谱基线漂移校正新方法，可明显提高滤光片型或激光二极管型（近)红外光谱仪分析准确度。
作者简介：胡爱琴，女，1988年生，北京化工大学材料科学与工程学院科研助理
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