第34卷，第8期 2014年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
基于B样条的拉曼光谱基线校正方法
Vol. 34.No., 8.pp2117-212
August,2014
王昕，范贤光1，许英杰，吴景林，梁骏，左勇” 1.厦门大学物理与机电工程学院，福建厦门361005
2.北京长城计量测试技术研究所国防科技工业第一计量测试研究中心，北京
100095
摘要基线漂移是光谱检测仪器普避存在的现象，会对光谱信号的特征提取带来十分不利的影响，而基线校正是解决该间题的重要手段，也是拉曼光谱信号预处理的重要组成部分。基线校正的原理一般是通过拟合基线的方法来去除光谱信号申的基线漂移。传统的基线校正方法是利用多项式拟合的方法对拉变光谱信号的基线进行拟合的，但是该方法容易出现过拟合和欠拟合现象，且拟合阶数难以确定，针对传统方法的缺点进行了改进，利用B样条方法对拉曼光谱信号的基线进行拟合，发挥B样条低阶光滑的优点，能够有效地克服多项式方法的缺陷。在实验中，利用该方法对孔雀石绿、罗丹明B的拉曼光谱信号进行了基线校正，观察并比较该方法和传统方法的校正结果。实验结果表明，该方法能够有效地消除拉变光谱信号的基线漂移，在基线漂移较小和较大的位置，可以采用相同的拟合阶数，不会出现欠拟合和过拟合的现象，获得了良
好的基线校正效果，为进一步分析光谱数据提供准确可靠的信息关键词基线校正；拉受光谱；B样条
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
D0I: 10. 3964/j. issn. 10000593( 2014)08211705
有效地克服了多项式拟合的缺点，从面得到了较好的校正效果。
拉曼光谱（Ramanspectroscopy）是一种基于拉曼散射效应的散射光谱，由印度物理学家Raman所发现。作为一种鉴定物质结构的分析测试手段，拉受光谱具有非人、无损伤和无辐射等优点，随着激光光源的引人、信号检测技术的提高和计算机技术的普及，拉曼光谱技术正日益广泛地应用于化学化工、生物医学检测和材料生产等领域-]，
然面，利用拉变光谱仪所检测到的拉曼光谱，受到荧光等因素的影响，会产生基线漂移7，当基线漂移较大时，将严重影响特征峰的提取以及被测物质的识别。减小基线漂移的方法主要是两个方面，仪器改良[8和数学计算，仪器改良成本较高且无法完全消除荧光物质的影响，面数学计算则成本较低且效果良好，在数学计算方法申，最常用的基线校正方法是基于多项式拟合的方法。然面而，该方法存在一定的缺陷：当基线漂移较大时，校正精度难以保证；拟合阶数难以确定；对于局部数据点的漂移较为敏感。因此，本文针对上述间题，提出一种基于B样条拟合的拉受光谱基线校正方法，利用B样条拟合方法低阶光滑，且为分段拟合的优点，
收稿日期：2013-10-10，修订日期：2014-01-15
基金项目：国家重大科学仅器设备开发专项(2011YQ03012417)资助
1理论 1.1
现有的基线校正方法
现有的基线校正算法有多项式拟合9，分段多项式拟合[10]，小波变换11-13]等，这些方法都能在一定程度上实现拉曼光谱信号的基线校正，然而也同样存在各自的间题，多项式拟合和分段多项式拟合都存在拟合阶数难以确定的间题，从而导致欠拟合或者过拟合现象的发生，阶数选择过少，会导致拟合精度不足（即欠拟合）；阶数选择过多，会导致拟合曲线出现震荡（即过拟合）。为了寻找合适的拟合阶数，往往需要对每一个拉曼光谱信号都不断地进行尝试，而且，当拉曼信号的基线漂移较严重时，还可能出现无法找到合适阶数的情况（即无论阶数取多少，都会出现欠拟合或者过拟合现象》。同时，分段多项式拟合还存在分段划分的间题，一方面将大大增加拟合的计算量，另一方面为了合理的划分每一个段，往往需要人工的参与，小波变换是将拉变信号分解为一系列正弦波的叠加，能够将信号的低频和高频分
作者简介：王昕，1984年生，厦门大学物理与机电工程学院机电工程系助理教投
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