(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210946093.1 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 厦门大学 地址 361000 福建省厦门市思明南路42 2号 (72)发明人 何浩　任斌　王磊　曹茂丰　 (74)专利代理 机构 北京商专永信知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11400 专利代理师 方挺 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/25(2006.01) (54)发明名称 显微光谱仪器噪音的分析、 处理方法和降噪 模型 (57)摘要 本发明公开显微光谱仪器噪音的分析方法， 包括： 通过显微光谱仪器检测无信号的基底， 得 到基底光谱 数据； 分解基底光谱 数据得到光谱分 量； 从光谱分量中去除仪器背景光谱分量， 得到 显微光谱仪器的噪音值； 仪器背景信号分量通过 傅里叶变换后设定频率阈值判定。 本发明中的显 微光谱仪器噪音的分析方法通过检测无信号的 基底获取基底 光谱数据， 从基底 光谱数据中提取 仪器背景光谱分量， 从基底光谱 数据中去除背景 光谱分量， 从而获得显微光谱仪器的噪音。 获取 的噪音为显微光谱仪器整体噪音， 可真实、 准确 的反映显微光谱仪器在当前测试条件和状态下 的显微光谱仪器噪音。 同时， 本发明还包括显微 光谱仪器噪音的处 理方法、 降噪模型和设备。 权利要求书2页 说明书9页 附图11页 CN 115308130 A 2022.11.08 CN 115308130 A 1.一种显微 光谱仪器噪音的分析 方法， 包括： 通过所述显微 光谱仪器 检测无信号的基底， 得到基底光谱数据； 分解所述基底光谱数据得到 仪器背景光谱分量； 从所述基底光谱数据中去除所述仪器背景光谱分量， 得到所述显微光谱仪器的噪音 值。 2.根据权利要求1所述的显微光谱仪器噪音的分析方法， 其中， 通过奇异值分解的方法 分解所述基底光谱数据得到所述仪器背景光谱分量。 3.根据权利要求1所述的显微光谱仪器噪音的分析方法， 其中， 所述分解基底光谱数据 得到仪器背景光谱分量包括： 得到所述基底光谱数据的频谱； 从所述频谱中得到最大值所对应的归一化频率在设定 阈值以内的分量， 作为仪器背景 光谱分量。 4.根据权利要求1或2或3所述的显微光谱仪器噪音的分析方法， 其中， 所述基底光谱数 据包括多条基底光谱数据； 所述显微 光谱仪器噪音的分析 方法包括： 从所述多条基底光谱数据中去除所述仪器背景光谱分量； 快速傅里叶变换或离散余弦变换多条去除所述仪器背景光谱分量后的基底光谱数据， 得到多个噪音值的变换系数； 对多个噪音值的变换系数的绝对值取平均， 得到所述显微 光谱仪器的平均噪音频谱。 5.一种显微光谱仪器噪音的降噪模型， 其中， 所述显微光谱仪器噪音的降噪模型的训 练方法包括： 根据权利要求1～4中任一项的显微光谱仪器的噪音数据分析方法， 得到显微光谱仪器 的噪音值； 根据光谱拟合 函数生成高信噪比光谱， 所述高信噪比光谱用于构造训练数据集； 设定机器学习模型输入为含噪声的低信噪 比光谱， 设定输出为所述噪音值， 使用所述 训练数据集训练所述机器学习模型获取显微 光谱仪器噪音的降噪模型。 6.根据权利要求5所述的显微光谱仪器噪音的降噪模型， 其中， 所述训练方法能够在包 括用户端和服 务端的系统中实现， 所述显微 光谱仪器噪音的降噪模型的训练方法包括： 所述用户端将显微 光谱仪器的噪音值上传所述 服务端； 所述服务端根据光谱拟合函数生成高信噪比光谱， 所述高信噪比光谱用于构造训练数 据集； 所述服务端根据设定机器学习 模型输入为含噪声的低信噪比光谱， 设定输出为所述噪 音值， 使用所述训练数据集训练所述机器学习模型获取显微 光谱仪器噪音的降噪模型。 7.根据权利要求5或6所述的显微光谱仪器噪音的降噪模型， 其中， 所述训练数据集包 括： 通过Voigt函数生成如公式1所示的高信噪比光谱：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115308130 A 2其中， N表示峰个数， P表示峰位置， W表示峰宽， A 表示峰强度。 8.根据权利要求7所述的显微光谱仪器噪音的降噪模型， 其中， 所述高信噪比光谱的获 取方法包括： 随机生成N组P、 W和A的取值； 将所述N组P、 W和A的取值分别代入所述公式1中， 生成多条高信噪比光谱。 9.根据权利要求5或6所述的显微光谱仪器噪音的降噪模型， 其中， 所述机器学习模型 包括： 卷积神经网络模 型、 多层感知器神经网络MLP、 循环神经网络RNN、 生 成对抗网络GA N或 Transformer神经网络 。 10.一种显微 光谱仪器噪音的处 理方法， 包括： 通过如权利要求5所述的显微光谱仪器噪音的降噪模型， 识别样本的含噪光谱数据， 获 取所述显微 光谱仪器的噪音值； 根据所述含噪光谱数据和所述显微 光谱仪器的噪音值， 获取 所述样本的光谱检测值。 11.根据权利要求10所述的显微光谱仪器噪音的处理方法， 其中， 通过如权利要求5所 述的显微光谱仪器噪音的降噪模型， 识别样本的含噪光谱数据， 获取所述显微光谱仪器的 噪音值包括： 通过所述显微 光谱仪器 检测样本， 获取 所述样本的拉曼光谱数据； 余弦变换 所述拉曼光谱数据得到 离散余弦变换系数； 通过显微光谱仪器噪音的降噪模型识别所述离散余弦变换系数， 输出所述样本的仪器 噪音系数； 逆离散余弦变换 所述仪器噪音系数 得到所述显微 光谱仪器的噪音值； 所述根据含噪光谱数据和显微 光谱仪器的噪音值， 获取样本的光谱检测值包括： 从所述样本的拉曼光谱数据中去除所述显微光谱仪器的噪音值， 获取所述样本的拉曼 光谱检测值。 12.一种电子装置， 其包括： 至少一个处理器， 以及与所述至少一个处理器通信连接的 存储器， 其中， 所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指 令， 所述指 令被所述至 少一个处理器执行， 以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至4任一项、 或权利要求 10所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115308130 A 3