第35卷，第5期 2015年5月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35 ,No. 5 -pp1281-1285
May,2015
拉曼光谱的局域动态移动平均全自动基线校准算法
高鹏飞，杨蕊2，季江，郭汉明*，瑚琦，庄松林
1.上海市现代光学系统重点实验室，光学仪器与系统教育部工程研究中心，
上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093 2.上海医疗器械高等专科学校医学影像工程系，上海200093
摘要基线校准是极其重要的光谱预处理步骤，能够显著提高后续光谱分析算法的准确性。目前基线校准算法大多数都是手动或半自动的，手动基线校准算法完全依赖于用户的经验，个人主观因系会严重影响基线校准的准确性，半自动基线校准需要针对不同的拉曼光谱设置不同的优化参数，使用不便。提出了一种局域动态移动平均(LDMA)全自动基线校准算法，并且详细阐明广该算法的基本思想和具体算法步骤。该算法采用了改进移动平均算法（MMA)实现拉曼光谱峰的逐渐剥离，通过自动识别原始拉曼光谱的基线子区间来将整个拉受光谱区间自动分割为多个拉受峰子区间，从而实现广在每个拉受峰子区间中动态改变 MMA窗口半宽度和控制平滑选代次数，最大程度地避免了基线校准过度和基线欠校准现象。无论对于凸形
取得了很好的基线校准效果。
关键词拉曼光谱；基线校准；光谱平滑；窗口平均
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j- issn. 1000-0593(2015)05-1281-05
一种不需要预先设置优化参数、不需要人工干预、对不同基线类型的光谱均有良好的基线校准效果。然而，全自动基线校准算法面临着校准模型选择、必要性参数选择、停止标准
拉受光谱分析算法被产泛用于物质的定性及定量分析，并且得到了人们的广泛关注-]。然而，拉曼光谱除了包含代表物质成份的拉曼光谱峰以外，还包含有随机噪声及荧光背景信号。荧光背景信号叠加到拉受光谱峰上，使得拉曼光谱存在基线偏移，严重影响了后续光谱分析算法的准确性和可靠性。因此，基线校准算法39是极其重要的光谱预处理步骤。
基线校准算法通常分为手动、半自动及全自动基线校准。手动基线校准算法完全依赖于用户的经验，个人主观因系会产重影响基线校准的准确性。半自动基线校准，例如自适应送代惩罚最小二乘方法（airPLS)5]，通常有很高的精度，但是它的主要缺点是需要针对不同的拉受光谱设置不同的优化参数，这会给使用带来不便。全自动基线校准算法是
收稿日期：2014-10-21，修订日期：2015-01-25
以及校准结果评估等难题。因此，全自动基线校准算法一直是光谱分析算法研究的热点[-9]。
本研究组在前一篇文章中提出了一种全自动的自适应多尺度窗口平均平滑（AMWA)去噪算法，获得了更好的去噪效果及准确性。在利用AMWA去除拉曼光谱噪音的基础上：文提出一种局域动态移动平均（LDMA)全自动基线校准算法。该算法采用改进移动平均（MMA)算法实现拉曼光谱峰的逐渐剩离，通过将整个拉受光谱区间自动分割为多个拉曼峰子区间(其定义详见1.1节)以及在该子区间中动态改变 MMA窗口半宽度和控制平滑送代次数，实现有效的全自动基线校准。将LDMA算法与RIA全自动基线校准算法进行广比较。无论是模拟光谱还是实际光谱，LDMA算法都取得了极好的基线校准效果。
基金项目：国家自然科学基金项目（61178079），霍英东教育基金会青年教师基金项目（121010），上海市教育委员会科研创新项目（13SG47）
上海市研究生创新基金项目（JWCXSL1301），上海智能家居大规模物联共性技术工程中心项目（GCZX14014)和沪江基金研究基地专项(C14001)资助
作者简介：高飞，1989年生，上海理工大学光电信息与计算机工程学院博士研究生
e-mail , hmgud@ usst, edu. en
》通讯联系人
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