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原文传递一种傅里叶红外光谱仪数据处理和分析系统

专利名称：	一种傅里叶红外光谱仪数据处理和分析系统
摘要：	本发明属于光谱仪信息处理和信息分析技术领域，具体涉及一种傅里叶红外光谱仪数据处理和分析系统，数据预处理模块、曲线变换及峰值定位模块和特征提取模块与傅里叶红外光谱仪电性连接实现数据交互，通过数据预处理模块，完成基本光谱变换、光谱滤波去噪、多元散射校正以及异常数据剔除；通过曲线变换及峰值定位模块，根据光谱数据实现红外光谱的多项式拟合和峰值自动定位以及坐标变换；通过特征提取模块，利用连续投影法和遗传算法，筛选携带相关信息的波长，计算光谱的特征变量，有效提取和优化光谱信息；利用人机交互模块，进行红外光谱的自动处理和分析。本发明能够根据用户个性化需求完成光谱信息的预处理、峰值定位、特征提取等功能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东非金属材料研究所
发明人：	任万杰;拓锐;胡国星;巩琛;韩吉庆;林帅;蔡晨;陶威
专利状态：	有效
申请日期：	2022-09-29T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202211205581.3
公开号：	CN115561193A
代理机构：	山东祺智知识产权代理有限公司
代理人：	孟繁修
分类号：	G01N21/35;G06N3/12;G;G01;G06;G01N;G06N;G01N21;G06N3;G01N21/35;G06N3/12
申请人地址：	250031 山东省济南市天桥区田家庄东路3号
主权项：	1.一种傅里叶红外光谱仪数据处理和分析系统，其特征在于，包括：数据预处理模块、曲线变换及峰值定位模块、特征提取模块和人机交互模块，数据预处理模块、曲线变换及峰值定位模块和特征提取模块与傅里叶红外光谱仪电性连接实现数据交互、接收傅里叶红外光谱仪的测试数据；通过数据预处理模块，完成基本光谱变换、光谱滤波去噪、多元散射校正以及异常数据剔除；通过曲线变换及峰值定位模块，根据光谱数据实现红外光谱的多项式拟合和峰值自动定位以及坐标变换；通过特征提取模块，利用连续投影法和遗传算法，筛选携带相关信息的波长，计算光谱的特征变量，有效提取和优化光谱信息；利用人机交互模块，实现根据用户的自定义需求进行红外光谱的自动处理和分析。 2.根据权利要求1所述的一种傅里叶红外光谱仪数据处理和分析系统，其特征在于，所述的数据预处理模块包括四个子模块：红外光谱基本变换子模块、红外光谱滤波去噪子模块、多元散射校正子模块和异常样本剔除子模块。 3.根据权利要求2所述的一种傅里叶红外光谱仪数据处理和分析系统，其特征在于，红外光谱基本变换子模块采用直接差分法，通过消除基线漂移提高光谱分辨率；将红外光谱的纵坐标进行归一化，便于红外光谱的定量分析；通过中心化完成红外光谱的平移，将其整体移动到以0为中心点的位置；通过标准化，把数据映射到服从均值为0、标准差为1的标准正态分布；红外光谱滤波去噪子模块，通过小波包变换将光谱信息分解为背景信息、组分信息和噪音，实现小波包阈值去噪；利用移动平滑滤波，通过将数据点及其邻近点取平均或者加权重新分配得到更平滑的曲线，有效减少光谱噪声；利用Savitzky-Golay卷积平滑滤波法，将简单的均值计算改进为通过多项式对移动窗口内的数据进行多项式最小二乘拟合；多元散射校正子模块，将每个样品的原始光谱都以平均光谱为参考量，与回归常数和回归系数做运算以修正光谱的漂移和偏移现象；异常样本剔除子模块，结合具有数据压缩能力的主成分分析与马氏距离检测异常样本并且将其剔除。 4.根据权利要求1所述的一种傅里叶红外光谱仪数据处理和分析系统，其特征在于，曲线变换及峰值定位模块包括：光谱曲线的多项式拟合子模块、红外光谱峰值定位与标记子模块和坐标变换子模块。 5.根据权利要求4所述的一种傅里叶红外光谱仪数据处理和分析系统，其特征在于，光谱曲线的多项式拟合子模块，给定n+1个光谱数据构成的序列(ti,pi),i＝0,...,n，利用分段五次多项式插值，使得分段多项式经过所有点序列，实现光谱曲线的拟合；红外光谱峰值定位与标记子模块，根据用户设定的峰值最小距离，实现峰值的定位和标记；坐标变换子模块，选择以透射率或吸光度为纵坐标，以波长或波数为横坐标，在显示光谱时，根据需要对透射率和吸光度、波长和波数进行转换。 6.根据权利要求1所述的一种傅里叶红外光谱仪数据处理和分析系统，其特征在于，特征提取模块包括连续投影子模块和遗传子模块。 7.根据权利要求6所述的一种傅里叶红外光谱仪数据处理和分析系统，其特征在于，连续投影子模块使用连续投影算法，利用向量投影优选出冗余度低、共线性小又能反映样本光谱关键信息的有效特征波段；遗传子模块使用遗传算法，选定特征波长。 8.根据权利要求1所述的一种傅里叶红外光谱仪数据处理和分析系统，其特征在于，人机交互模块根据用户对红外光谱分辨率的要求以及所需光谱数据的自定义参数，实现红外光谱的自动处理。