利用贝叶斯方法提高光谱仪的测量准确度.pdf

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1、第42卷第12期光子学报Vo1．42No．122013年12月ACTAPHOTONICASINICADecember2O13doi：10．3788／gzxb20134212．1491利用贝叶斯方法提高光谱仪的测量准确度董宇航，岑松原(中国计量学院光学与电子科技学院，杭州310018)摘要：基于贝叶斯条件概率公式并结合卷积定理，推导出一种能够利用系统输出和系统响应函数来反卷积求取系统输入函数的理论公式．根据光谱仪的性能参量，结合点扩散函数的主要来源(狭缝衍射、光栅衍射和光学系统像差)的理论公式，推导出光谱仪的点

2、扩散函数，并对光谱仪的测量结果进行基于贝叶斯反卷积原理的光谱校正；利用反卷积前后的光谱数据差值，引入“光谱曲线标准差”概念，用于判断反卷积结果的数据准确度．实验结果表明，该方法能够有效地通过对系统输出进行迭代，消除点扩散函数的影响，将“模糊”后的光谱数据较好地恢复成原始光谱曲线，从而提高光谱仪的准确度．关键词：贝叶斯反卷积；光谱仪；点扩散函数中图分类号：0433．4文献标识码：A文章编号：1004—4213(2013)12—1491-5ImprovingSpectrographAccuracybyBayesi

3、anMethodDoNGYu—hang，CENSong—yuan(OpticalandElectronicallyTechnologyCollege，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou310038，China)Abstract：BasedonBayesianconditionprobabilityformulaanccombinedwithconvolutiontheorem．atheoretica1formulaiSderivedthatutilizesoutputandresp

4、onsefunctionstoacquireinputfunctionwithdeconvolution．Accordingtotheperformanceparameterinspectrographandpoint—spreadfunctionsofmainsources(theoreticalformulaofslitdiffraction，gratingdiffractionandopticalsystemaberration)thepoint—spreadfunctionofthespectrogr

5、aphyisderived，andthenthisfunctionisusedtorectifythemeasuringresultbasedonBayesiandeconvolution；usingthedifferenceofspectrumdatabeforeandafterdeconvolution，theconcept“standarddeviationofspectrumcurve”isintroducedtojudgethedataaccuracyofthedeconvolutionoutput

6、．Theexperimentalresultindicatesthatthismethodcaneffectivelyeliminatetheinfluenceofpointspreadfunctionthroughiterationofsystemoutput，recovertheoriginalspectrumdatafroma“blurred”curve．andultimatelyimprovetheaccuracyofspectrograph．Keywords：Bayesiandeconvolutio

7、n；Spectrograph；Point—spreadfunction个点扩散函数，而且其在正负无穷处都趋向于零，冈0引言此如果直接使用多项式除法，这些极小项会将误差光谱仪作为一种通用光学仪器，在物理、化学、放大，甚至超过原始信号强度．这就是反卷积的病态生物等多个学科领域内得到广泛的使用，但是其光问题．对此问题目前常用的算法有Lucy—Richard反谱分辨率受到狭缝衍射、光栅衍射和光学系统像差卷积、维纳逆滤波[。]、VanCittert迭代和傅里等因素的限制，使得光谱仪测试结果中出现光谱变叶滤波[。等．Da

8、nielWa1ter等[。采用Richard—Lucy形现象，需要对数据进行处理恢复原始光谱．这相当反卷积对信号进行处理，并与低通滤波器的处理效于是通过测量输出和已知输入重构未知输入的反卷果进行比较，用于消除点扩散函数对图像带来的图积过程．但是反卷积过程中，由于已知输入经常是一像模糊、信噪比降低等效应．GaryH．Glover_1。。的基金项目：浙江省LED照明新技术科技创新团队项目(No．2010