基于匹配追蹤的拉曼光譜信號重構算法

王昕，何浩，范賢光，湯明

廈門大學航空航天學院 ，福建 廈門 361005

　　摘要 拉曼光譜技術是一種高靈敏度、無損傷、振動分子光譜技術，在醫藥、生物、分析化學等諸多領域有著重要的作用。然而，由于拉曼散射強度低，實際測得的拉曼信號容易被噪聲所污染。特別是在較短的曝光時間，收集到的拉曼光譜的信噪比很低。因此，提出了一種基于匹配追蹤算法的信號重構方法，用于提取低信噪比的拉曼信號。該方法首先通過閾值循環迭代的方法在平均譜上找出特征峰的位置、估計峰的區間。

　　根據峰的位置區間等信息，用高斯密度函數生成字典。在噪聲譜上，根據特征峰位置和區間，將其區分為有信號區間和無信號區間，在有信號區間上利用匹配追蹤算法重構被噪聲所掩蓋的拉曼信號。該算法不僅能夠很好的逼近掩蓋在噪聲中的拉曼信號，且在重構信號的過程中也會對基線進行扣除，無須作基線校正處理。在仿真和實驗中對該算法與常規算法進行了比較，結果證明，該算法在低信噪比條件下能夠較好的恢復拉曼信號。該算法不同于傳統光譜去噪算法，能同時對拉曼光譜進行了基線扣除以及噪聲的處理 ，且能取得較為理想的結果，不需要使用不同的算法對基線和噪聲分別處理。其次，在算法上我們創造性地將匹配追蹤算法用于拉曼光譜信號的稀疏逼近求解。

　　關鍵詞 低信噪比；拉曼光譜 ；匹配追蹤 ；信號重構

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