一種用于拉曼光譜儀ccd信號降噪方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及拉曼光譜儀CCD信號降噪方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種能顯著提高信噪比的拉曼光譜儀CCD信號降噪方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在的拉曼光譜儀大都采用CXD檢測器，CXD的輸出信號中有隨機(jī)噪聲的干擾，這些噪聲的存在嚴(yán)重的影響確定光譜峰值位置、峰高數(shù)值等。大大影響待測樣品的測試效果。
[0003]在拉曼光譜儀中，一般采用線陣CCD，其像素?cái)?shù)量一般比設(shè)計(jì)實(shí)際使用的像素?cái)?shù)量要多一些，比如3648像素(XD，實(shí)際設(shè)計(jì)使用的像素約2000到2500個，未使用的像素100到500，利用多出來未用的這些像素，可以用統(tǒng)計(jì)方法找出噪聲規(guī)律，再疊加到有用的像素上去，從而抵消這些噪聲在有用信號的上的影響。
[0004]鑒于以上，亟待有一種能顯著提高信噪比的拉曼光譜儀C⑶信號降噪方法的產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對上述問題，提供了一種能顯著提高信噪比的拉曼光譜儀CCD信號降噪方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其他特點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種用于拉曼光譜儀CCD信號降噪方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一、將C⑶上的像素從起點(diǎn)到終點(diǎn)分為三段，依次標(biāo)記為前段、中段和尾段，對所述前段和所述尾段進(jìn)行遮光或涂黑處理；
[0008]步驟二、采集整個CCD像素的信號數(shù)據(jù)，定位所述前段和所述尾段的數(shù)據(jù)位置；
[0009]步驟三、計(jì)算所述前段和所述尾段產(chǎn)生的噪聲的幅值比，將所述幅值比作為疊加參數(shù)；
[0010]步驟四、比較所述前段噪聲和所述尾段噪聲的頻率和相位是否相同，若所述前段噪聲和所述尾段噪聲的頻率和相位均相同，則將所述前段噪聲的反相位疊加到所述中段上，若不相同，則重新采集整個CXD像素的信號數(shù)據(jù)。
[0011]CCD像素首先被分成三段，前段和尾段為未使用的像素，中段為實(shí)際使用的有用像素，也就是光學(xué)成像位置，前段和尾段為了不被光噪聲污染，要進(jìn)行遮光或涂黑處理。
[0012]優(yōu)選的是，其中，還包括，記錄所述中段產(chǎn)生的波形的個數(shù)。
[0013]優(yōu)選的是，其中，所述步驟四中，所述前段噪聲的反相位疊加到所述中段上時(shí)，所述中段的幅值根據(jù)所述疊加參數(shù)做遞加或遞減。
[0014]優(yōu)選的是，其中，所述中段的幅值根據(jù)所述疊加參數(shù)做遞加或遞減具體為:
[0015]如果所述疊加參數(shù)大于1，那么所述中段的幅值按照所述前段噪聲的幅值與所述尾段噪聲的幅值的差與所述中段產(chǎn)生的波形的個數(shù)的比值做遞減；
[0016]如果所述疊加參數(shù)小于1，那么所述中段的幅值按照所述尾段噪聲的幅值與所述前段噪聲的幅值的差與所述中段產(chǎn)生的波形的個數(shù)的比值做遞增。
[0017]優(yōu)選的是，其中，所述前段噪聲的幅值計(jì)算方法具體為:
[0018]選擇所述前段中距離所述中段最近的10個完整波形，計(jì)算所述10個完整波形的平均值得到所述前段噪聲的幅值。
[0019]優(yōu)選的是，其中，所述尾段噪聲的幅值計(jì)算方法具體為:
[0020]選擇所述尾段中距離所述中段最近的10個完整波形，計(jì)算所述10個完整波形的平均值得到所述尾段噪聲的幅值。
[0021]優(yōu)選的是，其中，所述步驟四中，還包括:分別計(jì)算所述前段噪聲的頻率及相位和所述尾段噪聲的頻率及相位。
[0022]優(yōu)選的是，其中，所述前段噪聲與所述尾段噪聲的相位是否相同的判斷方法為:
[0023]根據(jù)所述前段噪聲的相位，推演經(jīng)過所述中段后到達(dá)所述尾段時(shí)，與計(jì)算得到的所述尾段的相位是否相同。
[0024]優(yōu)選的是，其中，所述步驟二中定位所述前段和所述尾段的數(shù)據(jù)位置具體為:CCD像素信號弱的兩端分別為所述前段和所述尾段。
[0025]本發(fā)明的有益效果為:
[0026]1、本發(fā)明提供的拉曼光譜儀CCD信號降噪方法通過CCD自身未用像素的噪聲來去除有用像素上的噪聲，可提高有用像素的信噪比，提高2-5倍的信噪比。
[0027]2、本發(fā)明提供的拉曼光譜儀CCD信號降噪方法可有效除去產(chǎn)生的有周期規(guī)律的噪聲，如背景電噪聲。
[0028]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研宄和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明其中一個實(shí)施例中拉曼光譜儀CCD像素的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0031]步驟一、將C⑶上的像素從起點(diǎn)到終點(diǎn)分為三段，依次標(biāo)記為前段、中段和尾段，對所述前段和所述尾段進(jìn)行遮光或涂黑處理；
[0032]步驟二、采集整個CCD像素的信號數(shù)據(jù)，定位所述前段和所述尾段的數(shù)據(jù)位置；
[0033]定位所述前段和所述尾段的數(shù)據(jù)位置具體為:CCD像素信號弱的兩端分別為所述前段和所述尾段。
[0034]步驟三、計(jì)算所述前段和所述尾段產(chǎn)生的噪聲的幅值比，將所述幅值比作為疊加參數(shù)；
[0035]其中，所述前段噪聲的幅值計(jì)算方法為:選擇所述前段中距離所述中段最近的10個完整波形，即所述前段中最后10個完整波形，計(jì)算所述10個完整波形的平均值得到所述前段噪聲的幅值。
[0036]其中，所述尾段噪聲的幅值計(jì)算方法具體為:選擇所述尾段中距離所述中段最近的10個完整波形，即所述尾段中最前面的10個完整波形，計(jì)算所述10個完整波形的平均值得到所述尾段噪聲的幅值。
[0037]步驟四、分別計(jì)算所述前段噪聲的頻率及相位和所述尾段噪聲的頻率及相位，比較所述前段噪聲和所述尾段噪聲的頻率和相位是否相同，判斷方法為:根據(jù)所述前段噪聲的相位，推演經(jīng)過所述中段后到達(dá)所述尾段時(shí)，與計(jì)算得到的所述尾段的相位是否相同；
[0038]a、若所述前段噪聲和所述尾段噪聲的頻率和相位均相同，則將所述前段噪聲的反相位疊加到所述中段上，所述中段的幅值根據(jù)所述疊加參數(shù)做遞加或遞減，具體為:
[0039]記錄所述中段產(chǎn)生的波形的個數(shù)；
[0040]如果所述疊加參數(shù)大于1，那么所述中段的幅值按照所述前段噪聲的幅值與所述尾段噪聲的幅值的差與所述中段產(chǎn)生的波形的個數(shù)的比值做遞減；
[0041]如果所述疊加參數(shù)小于1，那么所述中段的幅值按照所述尾段噪聲的幅值與所述前段噪聲的幅值的差與所述中段產(chǎn)生的波形的個數(shù)的比值做遞增。
[0042]例如，將所述前段噪聲的幅值標(biāo)記為A，所述尾段噪聲的幅值標(biāo)記為C，所述中段的幅值標(biāo)記為B，所述中段產(chǎn)生的波形的個數(shù)為m:
[0043]所述中段第I個波形的幅值為=B1= A-1X (A-C)/m ;
[0044]所述中段第η個波形的幅值為:Bn= A-nX (A_C)/m。
[0045]b、若所述前段噪聲和所述尾段噪聲的頻率和相位不相同，則重新采集整個CCD像素的信號數(shù)據(jù)。
[0046]CCD像素首先被分成三段，前段和尾段為未使用的像素，中段為實(shí)際使用的有用像素，也就是光學(xué)成像位置，前段和尾段為了不被光噪聲污染，要進(jìn)行遮光或涂黑處理。
[0047]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于拉曼光譜儀CXD信號降噪方法，其中，包括以下步驟: 步驟一、將CCD上的像素從起點(diǎn)到終點(diǎn)分為三段，依次標(biāo)記為前段、中段和尾段，對所述前段和所述尾段進(jìn)行遮光或涂黑處理； 步驟二、采集整個CCD像素的信號數(shù)據(jù)，定位所述前段和所述尾段的數(shù)據(jù)位置； 步驟三、計(jì)算所述前段和所述尾段產(chǎn)生的噪聲的幅值比，將所述幅值比作為疊加參數(shù)； 步驟四、比較前段噪聲和尾段噪聲的頻率和相位是否相同，若所述前段噪聲和所述尾段噪聲的頻率和相位均相同，則將所述前段噪聲的反相位疊加到所述中段上，若不相同，則重新采集整個CCD像素的信號數(shù)據(jù)。2.如權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜儀CXD信號降噪方法，其中，還包括，記錄所述中段產(chǎn)生的波形的個數(shù)。3.如權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜儀CCD信號降噪方法，其中，所述步驟四中，所述前段噪聲的反相位疊加到所述中段上時(shí)，所述中段的幅值根據(jù)所述疊加參數(shù)做遞加或遞減。4.如權(quán)利要求3所述的用于拉曼光譜儀CCD信號降噪方法，其中，所述中段的幅值根據(jù)所述疊加參數(shù)做遞加或遞減具體為: 如果所述疊加參數(shù)大于1，那么所述中段的幅值按照所述前段噪聲的幅值與所述尾段噪聲的幅值的差與所述中段產(chǎn)生的波形的個數(shù)的比值做遞減； 如果所述疊加參數(shù)小于1，那么所述中段的幅值按照所述尾段噪聲的幅值與所述前段噪聲的幅值的差與所述中段產(chǎn)生的波形的個數(shù)的比值做遞增。5.如權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜儀CCD信號降噪方法，其中，所述前段噪聲的幅值計(jì)算方法具體為: 選擇所述前段中距離所述中段最近的10個完整波形，計(jì)算所述10個完整波形的平均值得到所述前段噪聲的幅值。6.如權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜儀CCD信號降噪方法，其中，所述尾段噪聲的幅值計(jì)算方法具體為: 選擇所述尾段中距離所述中段最近的10個完整波形，計(jì)算所述10個完整波形的平均值得到所述尾段噪聲的幅值。7.如權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜儀CCD信號降噪方法，其中，所述步驟四中，還包括:分別計(jì)算所述前段噪聲的頻率及相位和所述尾段噪聲的頻率及相位。8.如權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜儀CCD信號降噪方法，其中，所述前段噪聲與所述尾段噪聲的相位是否相同的判斷方法為: 根據(jù)所述前段噪聲的相位，推演經(jīng)過所述中段后到達(dá)所述尾段時(shí)，與計(jì)算得到的所述尾段的相位是否相同。9.如權(quán)利要求1所述的用于拉曼光譜儀CCD信號降噪方法，其中，所述步驟二中定位所述前段和所述尾段的數(shù)據(jù)位置具體為:CCD像素信號弱的兩端分別為所述前段和所述尾段。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于拉曼光譜儀CCD信號降噪方法，包括：步驟一、將CCD上的像素從起點(diǎn)到終點(diǎn)分為三段，依次標(biāo)記為前段、中段和尾段，對所述前段和所述尾段進(jìn)行遮光或涂黑處理；步驟二、采集整個CCD像素的信號數(shù)據(jù)，定位所述前段和所述尾段的數(shù)據(jù)位置；步驟三、計(jì)算所述前段和所述尾段產(chǎn)生的噪聲的幅值比，將所述幅值比作為疊加參數(shù)；步驟四、比較所述前段噪聲和所述尾段噪聲的頻率和相位是否相同，若所述前段噪聲和所述尾段噪聲的頻率和相位均相同，則將所述前段噪聲的反相位疊加到所述中段上，若不相同，則重新采集整個CCD像素的信號數(shù)據(jù)。本發(fā)明將CCD自身未用像素的噪聲來去除有用像素上的噪聲，能提高2～5倍的有用信號的信噪比。
【IPC分類】G01J3/02, G01J3/44, H04N5/357
【公開號】CN104954704
【申請?zhí)枴緾N201510293781
【發(fā)明人】趙喜, 夏征
【申請人】北京華泰諾安科技有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月1日