基于二维重组和动态窗格的水质检测紫外-可见光谱去噪算法

摘要：

立足于成功研制的紫外‐可见光谱水质检测多参数测量系统，针对紫外‐可见光谱水质多参数原位实时检测在精度、灵敏度、稳定性等方面的实际需要，开展了基于二维重组和动态窗格的水质检测紫外‐可见光谱去噪算法的研究，以此提高紫外‐可见光谱水质检测的测量精度。光谱法水质检测系统通常使用工业级低成本光谱仪，其输出光谱包含明显的非平稳噪声。传统去噪法难以在滤除噪声的同时保留谱线细节。而且，原位实时水质检测条件下，被测水样可能快速变化，传统去噪法中常用的多次采样求均值法将产生额外的测量误差。引入的去噪算法通过对水样光谱进行等间隙连续采样，将光谱数据张成由光谱轴和时间轴构成的二维矩阵，经过二维小波变换后，设置一个可变宽度的窗格在系数矩阵中水平滑动，使用窗格内的小波系数计算得到动态去噪阈值，并随窗格滑动构建去噪阈值向量，由此进行光谱去噪。其中，窗格宽度由相邻区域的噪声方差变化率决定，变化率较高的区域缩小窗格宽度，反之则扩大宽度。实验结果表明，这种去噪算法不仅能有效去除光谱中的非平稳噪声，而且能保留光谱的细节信息，有助于提高仪器的测量精度。与此同时，由于该算法并未使用时域平均，样本的快速变化对去噪性能的影响较小，适合在线或原位水质检测的水样本环境。

关键词：水质检测、光谱去噪、二维重组、动态窗格

所属期刊栏目：36

分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金项目61401049;四川省科技支撑计划项目2012SZ0111;重庆市研究生科研创新项目CYS14039;中国博士后科学基金面上项目2014M560703;重庆市博士后科研人员项目特别资助项目Xm2014105

在线出版日期：2016-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1044-1050