第31卷第5期 2011年5月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.31,No.5,pp1262-1265
May，2011
基于小波多尺度分解的红外光谱谱图比对检索方法研究
杜双育，王先培，蔡
涛，阳
姨
武汉大学系统集成与故障诊断实验室，湖北武汉
430079
摘要谱图比对检索是指计算提问谱和数据库中标准谱图的相似度，以查出与提间谱相同或近似的谱图，其中，提间谱的质量是影响谱图比对检索结果的一个重要因素。从削弱谱图的无关信息对谱图比对检索的影响、提高检索准确性出发，以提问谱噪声为例，分析了谱图噪声对相似度计算结果的影喇；针对红外光谱谐图经过小波多尺度分解后，其有用信息主要集中在低频部分，高频部分主要是噪声的特点，提出了基于小波多尺度分解的红外光讲讲图比对检索方法；分析了小波分解层数对相似度计算结果的影响；选择去噪整波形比对检索作为参照方法，利用MATLAB7.0分别设计了这两种比对检索程序，实验结果证实了基于小波多尺度分解的红外光谱谱图比对检案方法的可行性，
比对；检索；相似度；红外光谱；多尺度分解
关键词
中图分类号：TP391
引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2011)05-1262-04
准谱图的吸收强度的相似度。文献[2]通过对波数为4000~ 400cm*的中红外区进行分段，分别计算谱两图吸收强度在各段的相关系数和整个波数范围内的相关系数，并以此作为
经过化学家多年的研究，日前已经积累了大量的标准红外光谱谱图，如着名的Sadtler(萨特勒)红外光谱数据库，其包含约226000张红外谱图，涉及从纯有机物到商业化合物各个系列，可以进行全光谱、峰表、化合物名称、分子量、分子式、美国化学文摘登录号（CAS登记号)、熔点、沸点等检索。由于红外光谱的识别比较模糊，不如质谱和核磁共振谱那么精确，因此利用提问谱对红外光谱数据库进行比对检索，查出与提间谱相同或近似的谱图，有可能帮助分析诺图特性、推断物质结构等。其中，谱图比对检索的结果取决于检索程序的合理性、提问谱的质量以及图库的齐全程度。
目前红外光谱比对方法主要分为两种：一是基于光谱特征参量的比对方法，即通过提取谱图的待征参量如蜂值、峰位、波峰数等实现谱图比对。文献[1]提出了一种区域峰数法，该方法通过按波数将4000～600cm-"分为多个区域，然后统计各个区域波峰的个数，并根据划分的区域对波峰个数进行编码，最后由距离系数线性组合策略公式计算讲图之间的相似度。该方法比较简单，但波峰数只是谱图的一个特征参量，仪仪根据波峰数来判断两个谱图是否相似是不可靠的；二是基于光谱吸收强度的比对方法，即计算提问谱和标
收稿日期：2010-07-13，修订日期：2010-09-26
基金项目：国家白然科学基金项日(50677047)资助
作者简介：杜双育，1985年生，武汉大学电子信息学院博士研究生万方数据
比对依据，供该方法计算量大，耗时多。文献[3]以峰位和峰强作为匹配依据，通过分区强峰筛、峰位筛或官能团筛对红外光谱数据库进行筛选，然后计算提问谱与初筛后谱图在整个波数范围内吸收强度的相似度(以下简称整波形相似度)。
由于红外光谱谱图比较复条，携带的信息比较富，因此，提取谱图特征参鼠比较困难，且要根据谱图特征参量科学地计算谱图之间的相似度，有必要提取多个特征参量，从面使得基于光讲特征参基的谱图比对方法过程复杂，不适用于谱图比对检索。计算提问讲与标准谱图的整波形相似度并作为比对检索的依据有其合理性，但是，谱图中的许多无关信息如谱图噪声被带入相似度计算模型，影响谱图相似度计算结果的准确性。
从提高谱图比对检索的准确性出发，本文承点分析了谱图噪声对相似度计算结果的影响，针对红外光谱谱图小波多尺度分解后，其信息主要集中在低赖部分，高频部分主要是噪声的特点，提出了基于小波多尺度分解的红外光谱谱图经过比对检索方法；选择去噪整波形比对检索作为参照方法，利用MATLAB7.0分别设计了这两种比对检索程序，实验
结果证实了本文提出的谱图比对检索方法的可行性。 e-mail;dsy532@163.com