第35卷，第8期 2015年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35,No. 8 -pp2339-2342
August,2015
对称零面积变换结合L-M拟合自动识别重叠光谱峰
毕云峰1，2，李颖”，杜增丰”，陈靓”，郑荣儿”
1.山东大学（威海）机电与信息工程学院，山东威海264205 2.申国海洋大学光学光电子实验室，山东青岛26610C
摘要Raman光谱分析中，由于仪器光谱分辨率的限制和复杂的目标成分，经常存在谱峰重叠现象。容易导致谱峰参数提取乃至样品成分分析错误，更为现场光谱的自动分析处理增加了难度。重叠光谱峰的识别已成为现场光谱学处理的难点，针对这不间题，建立广一套自动识别重登谱峰的方法：以多不高斯峰的组合作为重叠光谱解析模型，首先以对称零面积变换寻峰方法确定高斯峰的个数和初步的峰位、峰高、宽度参数，并以Levenberg-Marquardt方法对获得的初始高斯峰参数进行拟合优化，最终获得各个独立谱峰的拟合参数。对该方法进行了测试，其中以仿真数据进行的算法实验证明，对称零面积变换寻峰获得的初始参数与真实值较为接近，在此基础上进行的参数优化收敛速度快，对峰参数的提取可获得较高的准确度：以具有不同信噪比的实测Raman光谱数据进行的算法实验证明，该方法可以适用于信噪比在较大范围变化的信号，但对信噪比过低的实测信号则容易产生虚假峰和漏峰。研究证明，以对称零面积变换寻峰结合L-M拟合自动识别重叠光谱峰的方法具有一定的实用价值，
关键词重叠峰识别；Levenberg-Marquardt拟合；对称零面积变换
中图分类号：TP391
引言
文献标识码：A
DOI; 10, 3964 /j issn. 1000-0593 (2015 )08-2339-04
统的高分辨率会导致成本的急剧上升，在现有条件下寻求以软件（数学)处理方法解决重叠谱峰的识别有重要实用价值。目前常用的重叠峰解析方法如反卷积6}，波形拟合方法，
光谱类化学传感器由于具有原位、快速、非接触和多成
分同时探测等诸多优点而受到人们的关注，将光谱传感器应用于野外、海洋、行星空间等各种探测现场的研究已成为成分分析领域的热点之一。在国家十二五“863计划”海底观测网重大专项项目支持下，我国开展了深海化学环境长期实时蓝测系统的研究。作为海水中化学成分探测的传感节点之一，激光Raman光谱系统需要实时提供海水中酸根离子浓度信息，这使得光谱数据的自动处理成为海底探测现场应用的必然要求。在光谱数据的自动处理中，光谱峰的自动识别是进行后续分析的基础，而海洋复杂探测环境中多种化学成分造成的谱峰混叠则为光谱峰的自动识别增加了难度。
谱峰重叠是谱分析中的重要和关键问题-汀，在谱峰位
置临近、仪器分辨率不够高时，采集到的谱线会发生交叠，会使得峰位、峰形发生变化，给成分分析带来很大的不便。谱峰重叠的根本原因是仪器分辨率低，虽然在理论上总可以通过应用更高分辨率的仪器来解决。但片面追求仪器硬件系
收稿日期：2014-06-12，修订日期：2014-09-25
多元曲线分辨-交替最小二乘法"以及因子分析、免疫算法等模式识别类方法。其中有些方法如波峰拟合在峰参数提取方面具有较高的准确性，相关功能也成为多种软件的必备分析模块，已在分析实验室中得到产泛的应用。但这种处理需要操作者指定谱峰位置等参数，无法满足原位探测和现场自动化分析的需求。针对光谱数据现场分析应用中重叠光谱峰的自动识别这一难点问题，我们以对称零面积变换寻峰方法自动获得各谱峰的初始参数，以Levenberg-Marquardt（以下简称L-M)拟合方法对重叠峰初始参数进行精确逼近，以实现重登光谱峰的自动化识别。
1重叠光谱峰解析模型和L-M算法原理
假设待分析的某光谱段由P个高斯峰叠加而成，高斯峰表示为
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作者简介：毕云峰，1980年生，山东大学(威海)机电与信息工程学院讲师
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