數(shù)的多項(xiàng)式而被選擇。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生每個(gè)估計(jì)的方法是(例如)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的迭代方法。
[0029]擬合準(zhǔn)則可以是在迭代方法終止之前所需的迭代的數(shù)目，通常是最大數(shù)目。例如，可以用不同階數(shù)的多項(xiàng)式擬合光譜數(shù)據(jù)以找到可以在經(jīng)設(shè)定數(shù)目的迭代內(nèi)擬合光譜數(shù)據(jù)的最高階數(shù)的多項(xiàng)式。這可以充當(dāng)擬合的穩(wěn)定性的量度。
[0030]所述擬合準(zhǔn)則可以包括擬合多項(xiàng)式的最高階數(shù)的多項(xiàng)式系數(shù)的統(tǒng)計(jì)顯著性。所述方法可以包括確定用于產(chǎn)生估計(jì)的最高階數(shù)的多項(xiàng)式系數(shù)的統(tǒng)計(jì)顯著性，和基于所確定的統(tǒng)計(jì)顯著性使用較高或較低多項(xiàng)式階數(shù)來(lái)產(chǎn)生估計(jì)。例如，估計(jì)可以通過(guò)以下步驟產(chǎn)生:用η階多項(xiàng)式擬合光譜數(shù)據(jù)，刪除擬合多項(xiàng)式中的最高階項(xiàng)且判定在有最高階項(xiàng)與在沒(méi)有最高階項(xiàng)兩種情況下多項(xiàng)式對(duì)估計(jì)的擬合是否存在統(tǒng)計(jì)顯著差異。如果存在統(tǒng)計(jì)顯著差異，那么使用較高階(例如n+1階)多項(xiàng)式產(chǎn)生估計(jì)。然而，如果不存在統(tǒng)計(jì)顯著差異，那么使用較低階(例如η-1階)多項(xiàng)式產(chǎn)生估計(jì)。這些步驟可以重復(fù)，直到增加多項(xiàng)式的階數(shù)的序列或減小多項(xiàng)式的階數(shù)的序列結(jié)束(因?yàn)樵谠黾佣囗?xiàng)式階數(shù)的序列的情況下，最高階項(xiàng)不再是統(tǒng)計(jì)顯著的，或因?yàn)樵跍p小多項(xiàng)式階數(shù)的序列的情況下，最高階項(xiàng)是統(tǒng)計(jì)顯著的)。最高階項(xiàng)的統(tǒng)計(jì)顯著性可以基于在光譜數(shù)據(jù)中的噪聲的估計(jì)而被確定。例如，如果由最高階項(xiàng)導(dǎo)致的數(shù)量級(jí)的改變是在光譜數(shù)據(jù)中的經(jīng)估計(jì)的噪聲內(nèi)的話。
[0031]擬合準(zhǔn)則可以是估計(jì)相對(duì)于擬合多項(xiàng)式的所需分布。例如，擬合準(zhǔn)則可以涉及將局部誤差與全局誤差進(jìn)行比較，所述局部誤差是在估計(jì)和擬合多項(xiàng)式之間，所述全局誤差是估計(jì)和擬合多項(xiàng)式之間的。這可以是在每個(gè)點(diǎn)處估計(jì)和擬合多項(xiàng)式之間的差值與所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均誤差之間的比較，以及此比較結(jié)果是否落入在可接受閾值內(nèi)。如果存在其中誤差比平均值大得多的區(qū)域，即，兩個(gè)或兩個(gè)以上連續(xù)點(diǎn)，那么估計(jì)可以使用較高階多項(xiàng)式來(lái)產(chǎn)生。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供包括處理器的裝置，所述處理器經(jīng)布置以執(zhí)行本發(fā)明的第一和/或第二方面的方法。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種具有存儲(chǔ)在其上的指令的數(shù)據(jù)載體，所述指令在由處理器執(zhí)行時(shí)使得處理器執(zhí)行本發(fā)明的第一和/或第二方面的方法。
[0034]數(shù)據(jù)載體可以是非暫時(shí)性數(shù)據(jù)載體，例如易失性存儲(chǔ)器(例如RAM)，非易失性存儲(chǔ)器(例如ROM)、快閃存儲(chǔ)器以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，例如硬盤、光盤；或暫時(shí)性數(shù)據(jù)載體，例如電子或光學(xué)信號(hào)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種估計(jì)光譜數(shù)據(jù)中的背景的方法，所述方法包括迭代地用分析曲線擬合參考數(shù)據(jù)，確定參考數(shù)據(jù)與分析曲線之間的容許偏差，剪除在分析曲線上超過(guò)容許偏差的參考數(shù)據(jù)或光譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以為下一次迭代提供參考數(shù)據(jù)，直到滿足終止準(zhǔn)則，其中參考數(shù)據(jù)最初是基于光譜數(shù)據(jù)。
[0036]分析曲線可以是樣條曲線等多項(xiàng)式或可以使用數(shù)學(xué)運(yùn)算構(gòu)造的其它合適的連續(xù)曲線。
【附圖說(shuō)明】
[0037]現(xiàn)將參考附圖僅通過(guò)實(shí)例描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中:
[0038]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的裝置；
[0039]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的估計(jì)背景輻射的方法的流程圖；
[0040]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的確認(rèn)用于估計(jì)背景輻射的多項(xiàng)式階數(shù)的方法的流程圖；以及
[0041]圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的估計(jì)背景輻射的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括連接到可以使用存儲(chǔ)器29的計(jì)算機(jī)25的拉曼光譜儀。
[0043]拉曼光譜儀包括通過(guò)與光學(xué)路徑成45度放置的雙色向?yàn)V光片12以90度反射的輸入激光束10。替代地，全息雙色向?yàn)V光片可以10度等低入射角放置。激光束隨后穿過(guò)物鏡16，該物鏡將該激光束聚焦到在樣本18上在其焦點(diǎn)19處的點(diǎn)。光通過(guò)樣本在此照明點(diǎn)處散射，且由物鏡16采集且被準(zhǔn)直成平行光束，該平行光束返回到雙色向?yàn)V光片12。濾光片12拒絕具有與入射激光束10相同的頻率的瑞利散射光，且透射拉曼散射光。拉曼散射光隨后傳遞到拉曼分析器20。
[0044]拉曼分析器20包括衍射光柵等色散元件。來(lái)自分析器20的光通過(guò)透鏡22聚焦到合適的光檢測(cè)器上。光檢測(cè)器陣列是優(yōu)選的。在本實(shí)施例中，檢測(cè)器24是電荷耦合裝置(CCD)，該電荷耦合裝置由像素的二維陣列構(gòu)成且連接到計(jì)算機(jī)25，該計(jì)算機(jī)從像素中的每一個(gè)獲取數(shù)據(jù)且視需要對(duì)其進(jìn)行分析。分析器20產(chǎn)生具有如虛線28所指示的在沿著CCD24的線中展開的各種帶的光譜。
[0045]樣本18可以安裝在X-Y工作臺(tái)上，使得可以(例如)在計(jì)算機(jī)的控制下跨越該樣本在X和Y方向上掃描焦點(diǎn)19。隨后針對(duì)每個(gè)樣本收集一個(gè)光譜。
[0046]計(jì)算機(jī)25利用在存儲(chǔ)器29等合適的媒介上的軟件代碼進(jìn)行編程，該軟件代碼包括指令，該指令在由計(jì)算機(jī)25的處理器執(zhí)行時(shí)使得計(jì)算機(jī)25執(zhí)行下文所描述的分析例程。替代地，為了此分析，可以將所獲得的在拉曼光譜上的數(shù)據(jù)傳送到具有此類軟件的單獨(dú)的計(jì)算機(jī)。在任一種情況下，隨著分析的進(jìn)行，將所確定的值存儲(chǔ)在相關(guān)的計(jì)算機(jī)中，且可以進(jìn)一步處理且輸出或顯示該值以示出在樣本中的成分的濃度。在其中通過(guò)計(jì)算機(jī)25執(zhí)行分析的情況下，存儲(chǔ)器29具有存儲(chǔ)在其上的將用于分析的成分參考光譜的數(shù)據(jù)庫(kù)。每個(gè)成分參考光譜都是用于不同化學(xué)成分或一組化學(xué)成分的典型的拉曼光譜(指紋)。
[0047]為了處理光譜數(shù)據(jù)以確定所存在的拉曼光譜且因此確定存在于樣本中的化學(xué)成分，首先確認(rèn)背景(不是樣本的拉曼光譜的光譜分量)且去除背景或?qū)⒈尘白鳛橐粋€(gè)因素列入分析中。
[0048]參考圖2，使用迭代過(guò)程自動(dòng)獲得在光譜數(shù)據(jù)中的背景輻射的估計(jì)。在接收光譜數(shù)據(jù)之后，101，最初將參考數(shù)據(jù)設(shè)定成等于光譜數(shù)據(jù)，102。用η階多項(xiàng)式擬合此參考數(shù)據(jù)，103?？梢灶A(yù)設(shè)待使用的多項(xiàng)式的階數(shù)，例如，該方法可以預(yù)設(shè)成五階多項(xiàng)式，或替代地，如下文參考圖3所描述，可以通過(guò)合適的方法確定將用于估計(jì)背景的多項(xiàng)式的階數(shù)。
[0049]在步驟104中，確定參考數(shù)據(jù)的每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)與多項(xiàng)式之間的偏差且針對(duì)該偏差計(jì)算均方根(RMS)值。在此實(shí)施例中，隨后通過(guò)消除在多項(xiàng)式上超過(guò)容許偏差的點(diǎn)來(lái)修改參考數(shù)據(jù)。在此實(shí)施例中，容許偏差是MXRMS，其中M是正實(shí)數(shù)。M可以通過(guò)用戶基于在光譜數(shù)據(jù)中的噪聲來(lái)設(shè)定。
[0050]在步驟106中，判定是否滿足終止準(zhǔn)則，在此實(shí)施例中，判定在步驟105中是否已經(jīng)消除了一些點(diǎn)。如果從參考數(shù)據(jù)去除了點(diǎn)，那么所述方法前進(jìn)到下一次迭代，其中用多項(xiàng)式擬合經(jīng)修改的參考數(shù)據(jù)。迭代過(guò)程繼續(xù)，直到?jīng)]有點(diǎn)在步驟105中被消除。在步驟108中，最終迭代的擬合多項(xiàng)式輸出為背景輻射的估計(jì)。
[0051]背景輻射的估計(jì)可以用于DCLS等技術(shù)以用于分析拉曼光譜。
[0052]為了用于進(jìn)一步處理，例如在拉曼光譜的模型對(duì)光譜數(shù)據(jù)的擬合中，估計(jì)可以由在光譜數(shù)據(jù)中的噪聲構(gòu)成。噪聲可以通過(guò)計(jì)算由最終迭代提供的參考數(shù)據(jù)中的每個(gè)點(diǎn)之間的RMS誤差而被估計(jì)。
[0053]在另一實(shí)施例中，在步驟105中，消除光譜數(shù)據(jù)以去除在多項(xiàng)式上超過(guò)MXRMS的數(shù)據(jù)點(diǎn)以形成在下一次迭代的步驟103中用多項(xiàng)式擬合的第i+Ι次參考數(shù)據(jù)，而非消除參考數(shù)據(jù)。以此方式，可以再引入在前一迭代中去除的光譜數(shù)據(jù)的點(diǎn)。為了實(shí)施此方法，可能必需引入終止準(zhǔn)則以避免無(wú)限循環(huán)，例如，其中連續(xù)去除相同的點(diǎn)且隨后再引入該點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟106中的終止準(zhǔn)則是迭代過(guò)程在經(jīng)設(shè)定(最大)數(shù)目的迭代之后終止。
[0054]參考圖3，可以自動(dòng)確定將使用的多項(xiàng)式的階數(shù)，而非預(yù)設(shè)將用于估計(jì)背景的多項(xiàng)式的階數(shù)。
[0055]在步驟201中，通過(guò)用η階多項(xiàng)式擬合光譜數(shù)據(jù)來(lái)確定在光譜數(shù)據(jù)中的背景輻射的估計(jì)。此估計(jì)可以參考圖2所描述的方式或以替代的方式(例如現(xiàn)有技術(shù)中所描述的)而被產(chǎn)生。在步驟202中，做出關(guān)于多項(xiàng)式的擬合是否滿足擬合準(zhǔn)則的判定。下文更詳細(xì)地描述三個(gè)擬合標(biāo)準(zhǔn)。如果擬合滿足擬合準(zhǔn)則，那么使用n+1階多項(xiàng)式產(chǎn)生另一估計(jì)。如果擬合不滿足擬合準(zhǔn)則，那么使用η-1階多項(xiàng)式產(chǎn)生估計(jì)。重復(fù)此過(guò)程以使用不斷增加或減小的階數(shù)的多項(xiàng)式產(chǎn)生估計(jì)的序列，直到擬合使判定結(jié)果變反。例如，對(duì)于使用增加的階數(shù)的多項(xiàng)式產(chǎn)生估計(jì)，該過(guò)程在通過(guò)擬合不能滿足擬合準(zhǔn)則的多項(xiàng)式來(lái)產(chǎn)生估計(jì)時(shí)終止。對(duì)于使用減小的階數(shù)的多項(xiàng)式產(chǎn)生估計(jì)，該過(guò)程在通過(guò)擬合滿足擬合準(zhǔn)則的多項(xiàng)式來(lái)產(chǎn)生估計(jì)時(shí)終止。
[0056]在步驟205中，使用其擬合滿足擬合準(zhǔn)則的最高階數(shù)的多項(xiàng)式產(chǎn)生的估計(jì)被選為背景輻射的估計(jì)。在替代的布置中，圖3的方法僅用于光譜數(shù)據(jù)的第一實(shí)例，且用于產(chǎn)生選定估計(jì)的某一階數(shù)的多項(xiàng)式隨后用于產(chǎn)生用于其它光譜數(shù)據(jù)的估計(jì)。這在以下情況中可以是合適的，其中背景輻射的性質(zhì)被預(yù)期為對(duì)不同的樣本相似，例如當(dāng)通過(guò)相同的基底支撐樣本且使用相同的拉曼光譜學(xué)裝置獲得拉曼光譜時(shí)。將相同階數(shù)的多項(xiàng)式用于估計(jì)一組光譜數(shù)據(jù)的背景可以有助于給出對(duì)一批光譜數(shù)據(jù)的一致分析(例如用于映射樣本的一批光譜數(shù)據(jù)或隨時(shí)間推移從樣本獲取的一批光譜數(shù)據(jù))或可以有用于多變量技術(shù)中，該多變量技術(shù)同時(shí)應(yīng)用到所有數(shù)