二分搜索的高質量紫外可見光譜信號重構算法

朱紅求，胡浩南，鄭國梁，周 燦,李勇剛

中南大學自動化學院,湖南 長沙 410083

引 言

常用的金屬離子檢測分析多使用光譜法[1]。根據待測物質的特性，光譜法可以滿足檢測速度快、精度高、工作量少、不易對檢測溶液造成二次污染的要求[2]。微型光譜儀具有體積小、價格便宜、便于攜帶等特點，在環保和食品等現場分析檢測領域得到了很好的應用。但是直接利用微型光譜儀來檢測高濃比背景下的痕量多重金屬離子信息時由于光源的能量分布不均勻、待檢測痕量金屬離子種類數量多、不同的金屬離子對不同光譜波段的選擇性吸收等原因，不同積分采樣時間參數獲得的光增信號圖譜特征差異大，特別在光源能量衰減較大和離子特征吸收波段表現尤為明顯。微型光譜儀設置的積分時間太大，CCD[3]飽和，測試的數據就會失真，積分時間太小，能量值就會很弱，積分時間參數的設置會影響。

信號重構是一種新的信號處理技術[4]，主要從采集到已知部分信號中恢復或表示整個完整的信號，以達到數據壓縮[5]的目的。常用的信號重構方法主要包括梯度追蹤算法[6]、正交匹配追蹤算法[7]和壓縮感知算法[8]等。在解決具體的實際工程問題時，往往需要根據待解決信號的特點來選擇合適的信號重構算法[9]，若所選方法不能很好地解決目標問題，還需要根據所選方法提出相應的改進策略或者提出一種新的信號重構方法來達到信號處理的目的。如文獻[10]提出了一種基于匹配追蹤算法的信號重構方法，通過閾值循環迭代的方法在平均譜上找出特征峰的位置、峰區間等信息，實現對拉曼光譜的基線扣除和噪聲處理。……