一种用于成分检测的谱图分析方法、装置以及电子设备与流程

1.本发明涉及物质分析技术领域，尤其是涉及用于成分检测的谱图分析方法、装置以及电子设备。


背景技术：

2.谱图分析，是指根据物质的谱图来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量，从而得到物质的分子结构的方法。
3.当前的谱图分析都是基于查找、寻峰和化学计量等方式，对被测物进行单一物质谱图识别或混合物分析。具体的说，其分析流程如下：先通过谱图寻峰，找出待分析谱图中所含有的主要峰值(能够体现被测物特征的峰值)位置，然后通过查表的方式，找出可能含有的物质，并根据不合理的峰值位置，剔除其中不可能含有的物质，最后对剩余的物质进行相关系数计算，选取相关系数较大的物质，并将选取出的相关系数较大的物质确定为识别出的物质。
4.但是，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的谱图分析方法只能对被测物进行单一物质谱图识别或谱图峰值位置相差较大的混合物分析，当混合物中物质的谱图峰值位置相近时，不同物质的谱图相互叠加，使谱图上形成隐形峰、叠加峰等情况，导致分析结果受谱图偏移影响较大，无法确定其包含的具体物质及各物质的占比。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于成分检测的谱图分析方法，能够将谱图上重叠的峰还原，以确定混合物中具体物质及各物质的占比。
6.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种装置，能够将谱图上重叠的峰还原，以确定混合物中具体物质及各物质的占比。
7.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之三在于提供一种电子设备，能够将谱图上重叠的峰还原，以确定混合物中具体物质及各物质的占比。
8.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种用于成分检测的谱图分析方法，包括以下步骤：获取被测物的谱图曲线；判断在谱图能否寻找一峰群；当能够找到峰群时，判断所述峰群两侧是否均为隐形峰；当所述峰群两侧不是均为隐形峰时，寻找具有光滑侧的峰并将光滑侧的曲线进行反演形成处理峰，从所述谱图上将所述处理峰分割下来，回到判断在谱图能否寻找一峰群步骤；当所述峰群两侧均为隐形峰时，对中间峰进行拟合形成处理峰，从所述谱图上将所述处理峰分割下来，回到判断在谱图能否寻找一峰群步骤；当无法找到峰群时，谱图分析完毕形成处理谱图。
9.进一步的，在寻找具有光滑侧的峰并将光滑侧的曲线进行反演形成处理峰步骤中：当有两个峰具有光滑侧时，采用光滑侧为真实曲线的峰。
10.进一步的，当有两个峰具有光滑侧时，并且两个峰的光滑侧均为真实曲线时，采用光强大的峰。
11.进一步的，在判断所述峰群两侧是否均为隐形峰步骤中，通过峰群两侧曲线的二阶导数的曲线判断，当曲线的二阶导数从负数转为正数时，判断曲线为隐形峰。
12.进一步的，对中间峰进行拟合形成处理峰的步骤中，采用多项式拟合。
13.进一步的，所述拟合的方法包括全峰拟合和半峰拟合，全峰拟合采用明显峰未与隐形峰交汇的全部线条进行全曲线拟合形成处理峰；半峰拟合时峰的每一侧分别采用未与隐形峰交汇的线条进行拟合，拟合后的线条进行拼接形成处理峰。
14.进一步的，在从所述谱图上将所述处理峰分割下来步骤中，具体为采用强度值相减的方法进行分割。
15.进一步的，为确保数据的准确性，以反演曲线作为基础进行反演的叠加次数不超过四次。
16.本发明的目的之二采用如下技术方案实现：一种用于成分检测的谱图分析装置，包括获取模块，用于获取被测物的谱图曲线；分析模块，用于根据上述用于成分检测的谱图分析方法分析所述谱图曲线。
17.本发明的目的之三采用如下技术方案实现：一种电子设备，包括处理器；存储器，所述存储器与所述处理器通信连接；所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行以实现上述用于成分检测的谱图分析方法。
18.相比现有技术，本发明用于成分检测的谱图分析方法通过寻找峰群、判断峰群的情况，根据峰群的不同情况采用不同的处理方法将多个峰重叠和隐藏形成的峰群分割开，形成独立的处理峰，将谱图上重叠的峰还原，以确定混合物中具体物质及各物质的占比；特别是对于隐形峰的处理，隐形峰在谱图上很容易遗漏，导致所代表物质被漏检，相近的物质错检或占比错误。
附图说明
19.图1为本发明用于成分检测的谱图分析方法的流程图；图2为一个峰群的示意图；图3为被测物的一谱图曲线；图4为图3的谱图中峰群经处理变成处理峰后的处理谱图；图5为被测物的另一谱图曲线；图6为图5的谱图中峰群经处理变成处理峰后的处理谱图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
22.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
23.谱图分析中，当混合物中物质的谱图峰值位置相近时，不同物质的谱图相互叠加，形成峰群，峰群上顶部未被遮盖的峰为明显峰，峰群上顶部被遮盖的峰为隐形峰。由于谱图相互叠加，形成峰群，无法确定每个峰的位置以及强度，因此无法确定其包含的具体物质及各物质的占比。
24.本技术提供一种用于成分检测的谱图分析方法，将谱图上的峰群进行分割，形成相互独立的处理峰，便于确定其包含的具体物质及各物质的占比，一种用于成分检测的谱图分析方法具体如下：一种用于成分检测的谱图分析方法，包括以下步骤：获取被测物的谱图曲线；判断在谱图能否寻找一峰群；当能够找到峰群时，判断峰群两侧是否均为隐形峰；当峰群两侧不是均为隐形峰时，寻找具有光滑侧的峰并将光滑侧的曲线进行反演形成处理峰，从谱图上将处理峰分割下来，回到判断在谱图能否寻找一峰群步骤；当峰群两侧均为隐形峰时，对中间峰进行拟合形成处理峰，从谱图上将处理峰分割下来，回到判断在谱图能否寻找一峰群步骤；当无法找到峰群时，谱图分析完毕形成处理谱图。
25.具体的，在判断在谱图能否寻找一峰群步骤之前，还需要对谱图进行光滑处理进行去噪。在本实施例中，采用滑动窗口平滑谱图的曲线。
26.具体的，在寻找峰群的步骤中，谱图上的峰通过光强来判断，光强大于预设值即可判断存在峰。当曲线的一阶导数从正数转为负数时，判断曲线为明显峰。当曲线的二阶导数从负数转为正数时，判断曲线为隐形峰。峰群至少包括两个重叠的峰。
27.具体的，在寻找具有光滑侧的峰并将光滑侧的曲线进行反演形成处理峰步骤中：当有两个峰具有光滑侧时，采用光滑侧为真实曲线的峰。两个峰的光滑侧均为真实曲线时，采用光强大的峰。也就是说在本技术中，光强大的真实曲线的优先级大于光强小的真实曲
线的优先级；真实曲线的优先级大于反演曲线的优先级。这种方式能够确保处理谱图曲线的准确性。此外，为确保数据的准确性，以反演曲线作为基础进行反演的叠加次数不超过四次。
28.具体的，对中间峰进行拟合形成处理峰的步骤中，采用多项式拟合。拟合的方法包括全峰拟合和半峰拟合，全峰拟合采用明显峰未与隐形峰交汇的全部线条进行全曲线拟合形成处理峰；半峰拟合时峰的每一侧分别采用未与隐形峰交汇的线条进行拟合，拟合后的线条进行拼接形成处理峰。在实际应用中，半峰拟合的应用范围更加广泛，特别是原子辐射谱图；全峰拟合主要是针对分子辐射谱图。
29.具体的，在从谱图上将处理峰分割下来步骤中，具体为采用强度值相减的方法进行分割。
30.具体的，在无法找到峰群时，寻找单锋，将单峰进行提取。
31.请参阅图1，本技术一种用于成分检测的谱图分析方法具体为：获取被测物的谱图曲线；对谱图曲线进行滤波去噪处理；搜索谱图查找峰：当找到峰时，分析峰形状及重叠个数：当为单峰时提取单峰并回到搜索谱图查找峰步骤；当不为单峰时，判断两侧是否均为隐形峰；两侧均为隐形峰时，拟合提取中间峰，分割提取隐形峰并回到搜索谱图查找峰步骤；两侧不是均为隐形峰时，一侧为隐形峰时，另侧反演提取谱峰，分割形成新峰并回到分析峰形状及重叠个数步骤；两侧没有隐形峰时，当为双峰时，择优反演提取优先峰，分割提取次优峰并回到搜索谱图查找峰步骤；当不为双峰时，择优反演提取优先峰，分割形成新峰并回到分析峰形状及重叠个数步骤；当找不到峰时，结束。
32.在上述具体步骤中，搜索谱图查找峰，分析峰形状及重叠个数判断是否为单峰的步骤可以合并理解为：判断在谱图能否寻找一峰群。择优反演提取优先峰以及分割提取次优峰步骤中，优先级根据光强大的真实曲线的优先级大于光强小的真实曲线的优先级；真实曲线的优先级大于反演曲线的优先级。
33.请继续参阅图2，图2为一个峰群的示意图，下面以图2中的峰群为例，说明峰群被分割的过程。
34.图2中的峰群包括四个峰，从左往右依次为：明显峰、隐形峰、明显峰以及隐形峰。
35.图2中的峰群处理过程如下，由于峰群最左侧为明显峰，即两侧不是均为隐形峰，最左侧为明显峰具有光滑侧，将最左侧明显峰的光滑侧的曲线进行反演形成处理峰，将最左侧明显峰的处理峰从谱图上分割下来。分割后峰群还有三个峰，存在峰群，此时峰群两侧均为隐形峰，对中间峰进行拟合形成处理峰，从谱图上将处理峰分割下来。分割后峰群的两
个隐形峰变为两个明显峰，若两个明显峰不重叠，则找不到峰群，分析结束，形成处理谱图。若两个明显峰重叠，则能找到峰群，两侧的峰均有光滑曲线，但右侧为真实曲线，因此以右侧光滑曲线为基础进行反演形成处理峰，从谱图上分割下来。分割后还剩一个峰，无法找到峰群，分析结束，形成处理谱图。
36.请继续参阅图3至图6，图3、图5分别为被测物的谱图曲线，图4以及图6分别为采用用于成分检测的谱图分析方法分析后的处理谱图。采用用于成分检测的谱图分析方法分析后的处理谱图中峰被分割开，形成独立的处理峰，将谱图上重叠的峰还原，以确定混合物中具体物质及各物质的占比。
37.相比现有技术，本发明用于成分检测的谱图分析方法通过寻找峰群、判断峰群的情况，根据峰群的不同情况采用不同的处理方法将多个峰重叠和隐藏形成的峰群分割开，形成独立的处理峰，将谱图上重叠的峰还原，以确定混合物中具体物质及各物质的占比，特别是对于隐形峰的处理，隐形峰在谱图上很容易遗漏，导致所代表物质被漏检，相近的物质错检或占比错误。
38.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。