基于稀疏表示的離子遷移譜譜圖去噪及基線校正算法研究

張根偉，彭思龍，曹樹亞*，趙 將，楊 柳， 楊 杰，楊俊超，黃啟斌*

1. 軍事科學院防化研究院，北京 102205 2. 國民核生化災害防護國家重點實驗室，北京 102205 3. 中國科學院自動化研究所，北京 100190 4. 中國科學院大學，北京 100190

引 言

離子遷移譜(ion mobility spectrometry, IMS)技術是目前最為廣泛使用的痕量化學物質檢測技術之一。離子遷移譜檢測儀具有常壓下檢測、分析靈敏度高、響應時間短、成本低等優點，廣泛應用于化學戰劑、爆炸物和毒品等檢測領域[1-5]。

IMS檢測儀產生的原始信號具有如下的特點： 信號小； 干擾信號多，其中主要有來自漂移管的高壓電場(約300 V·cm-1)、多路氣泵的PWM控制脈沖信號及其工作時的振動，此外還有來自控制電路等的電磁干擾。因此，采集到的原始離子遷移譜譜圖信號噪聲較大，微弱信號容易淹沒在噪聲中而無法檢測。此外，由于儀器自身及外部環境干擾，采集到的譜圖基線基本都不在零基線上，不可避免的存在基線漂移現象。Jiang等[6-7]研究了滑動時間數據平均、多項式數據平滑、傅里葉變換降噪濾波、小波分析降噪方法對實際采集到的離子遷移譜信號數據進行處理的降噪效果。基線一般被看作是緩變的背景，經過譜圖的下方但是不能越過波峰，它無任何明確的數學定義。通過對基線賦予不同的先驗知識，能夠建立不同的基線校正模型。目前主要有以下幾類基線校正方法： 導數與光滑性方法、曲線擬合方法，非對稱最小二乘方法、背景估計方法及稀疏性約束方法等[7-9]。

稀疏表示是……