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談?wù)剷r(shí)間門控拉曼光譜數(shù)據(jù)降噪方法與流程
閱讀：740 發(fā)布時(shí)間：2022-8-8 時(shí)間門控拉曼光譜技術(shù)作為一種通過檢測物質(zhì)在單色光照射產(chǎn)生的散射光譜，可提供快速、簡單、可重復(fù)且無損傷的定性定量分析。近年來，隨著激光技術(shù)和CCD檢測技術(shù)的發(fā)展，拉曼光譜已經(jīng)廣泛應(yīng)用于固體和液體材料的結(jié)構(gòu)檢測和性能分析。
然而時(shí)間門控拉曼光譜用于檢測物質(zhì)時(shí)，除了得到包含待測物的拉曼信號(hào)外，還會(huì)受到激光器波動(dòng)、檢測環(huán)境變化及樣品本身等因素的干擾，這些干擾信號(hào)包括熒光背景干擾和不同程度的噪聲。其中，拉曼光譜信號(hào)的噪聲信號(hào)主要來源于CCD陣列檢測器，包含光子散粒噪聲和暗噪聲。光子散粒噪聲是CCD檢測器在收集光子時(shí)出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)誤差，其本質(zhì)在于通過CCD測量得到的光強(qiáng)能夠給出收集到的光子的平均數(shù)量，但無法得知任意時(shí)刻實(shí)際收集到的光子數(shù)量。當(dāng)噪聲振幅較大時(shí)，會(huì)引起拉曼譜圖的抖動(dòng)，出現(xiàn)毛刺尖峰，光譜的信噪比會(huì)降低，這將嚴(yán)重影響拉曼特征峰的提取以及待測物質(zhì)的識(shí)別，降低拉曼光譜數(shù)據(jù)用于物質(zhì)成分濃度分析的準(zhǔn)確性。因此，對(duì)于降低拉曼信號(hào)噪聲的研究，一直引起學(xué)者的關(guān)注。
目前減小時(shí)間門控拉曼光譜信號(hào)噪聲的方法主要有兩個(gè)方面，拉曼光譜檢測系統(tǒng)的改良以及數(shù)據(jù)預(yù)處理方法?，F(xiàn)階段拉曼光譜檢測系統(tǒng)的改良成本很高且無法*消除由于系統(tǒng)本身影響帶來的隨機(jī)噪聲，數(shù)據(jù)預(yù)處理算法有很好的效果且成本較低。常用的方法主要基于小波的時(shí)頻局域化特性，通過小波變換分解信號(hào)為高頻和低頻部分，但需要人為確定截?cái)喑叨鹊葏?shù)，降噪結(jié)果受操作者人為因素影響，并且僅適用于信號(hào)頻率與噪聲頻率相差較大的情況。另一種小波濾波方法利用信號(hào)和噪聲的小波系數(shù)模值隨尺度變化規(guī)律不同，將二者區(qū)分，但主要用于低頻噪聲的情況，且噪聲去除的不夠*。