【摘 要】
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红外光谱检测利用物质的红外吸收特征可以实现对物质成分实时、无损检测。其中傅里叶变换红外光谱技术具有多路复用、光通量大等优势,在生物医学领域得到了广泛应用。本文提出了两种可以应用于非均匀傅里叶变换型红外光谱仪的光谱复原方法,通过软件优化的方式提高了非均匀傅里叶变换型红外光谱仪的检测性能,使得红外光谱仪在实际应用中的更加具有实用性与适用性。本文的主要工作内容如下:(1)针对傅里叶变换光谱仪中光程差变化
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红外光谱检测利用物质的红外吸收特征可以实现对物质成分实时、无损检测。其中傅里叶变换红外光谱技术具有多路复用、光通量大等优势,在生物医学领域得到了广泛应用。本文提出了两种可以应用于非均匀傅里叶变换型红外光谱仪的光谱复原方法,通过软件优化的方式提高了非均匀傅里叶变换型红外光谱仪的检测性能,使得红外光谱仪在实际应用中的更加具有实用性与适用性。本文的主要工作内容如下:(1)针对傅里叶变换光谱仪中光程差变化不均匀的问题,提出了一种基于自适应光程差迭代的光谱复原方法:。1)。发展了自适应光程差迭代方法,用于非均匀采样干涉图数据的光程差提取;。2)结合已提取的干涉图光程差数据使用非均匀傅里叶变换方法进行光谱复原;。3)将该光谱复原方法应用于一种转镜式傅里叶变换红外光谱仪,与基于硬件触发采样的复原方法相比信噪比提高了5.3倍。(2)针对硅基干涉仪制造误差较大且难以测量的问题,提出了一种基于生成对抗网络的红外光谱复原方法:1)选取伪逆矩阵方法作光谱初步复原过程,设计了生成网络与鉴别网络相结合的网络模型;2)将本方法应用于偏振无关与双偏振检测两种硅基光谱仪,把光谱复原结果与仅采用伪逆矩阵方法进行了对比。其中偏振无关硅基光谱仪复原光谱信噪比提升了2.6倍,双偏振检测硅基光谱仪信噪比提高了2.5倍。使用本方法与几种常见的硅基光谱仪光谱复原方法进行了对比,结果显示无论稀疏信号还是非稀疏信号的光谱复原能力都更加优秀。本文的主要创新点包括:(1)提出了一种自适应光程差迭代方法,以等时采样模式代替常用的等光程差采样,极大的提高了采样数据量。并通过对干涉数据每点光程差的准确计算,弥补由干涉仪不均匀运动导致的误差,保证复原光谱的准确性与信噪比。(2)设计一种基于生成对抗网络的硅基傅里叶变换光谱复原方法,创新性的采用生成对抗网络模型替代传统的逆矩阵法与拟合迭代法,通过模型构架准确还原硅基光谱仪中干涉数据与复原光谱的复杂映射关系,具有更优的复原速度与复原准确率。
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