本發(fā)明屬于光譜處理，尤其涉及一種拉曼光譜采集方法、裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在多種氣體光譜監(jiān)測手段中，拉曼光譜具有檢測對象范圍廣、濃度動態(tài)范圍大的優(yōu)勢。拉曼光譜為散射光譜，在空間內(nèi)收集不同波長的拉曼散射光即可得到完整的光譜，通過修改探測器的采集時間，即可獲取不同強度即不同濃度范圍的光譜。

2、目前的氣體檢測技術(shù)中，常見探測器的動態(tài)范圍通常限定在0～65535的整數(shù)范圍內(nèi)。在天然氣監(jiān)測和氟化工檢測等場景下，需要同時監(jiān)測高濃度和低濃度氣體。例如天然氣監(jiān)測中監(jiān)測90％濃度左右的甲烷和百萬分級別的烷烴類氣體，或者氟化工檢測中需要同時檢測百分量級氟氣和百萬分級別的氟化氫。

3、在測量百萬分級別的氣體時，百分含量的氣體的光譜強度可能超出探測器的動態(tài)范圍，導(dǎo)致光譜飽和現(xiàn)象。另一方面，即使百分含量的氣體光譜強度未飽和，當(dāng)探測百萬分級別的氣體時，其強度值往往小于1，超出了探測器的分辨率。因此，在實際應(yīng)用中，探測器的有限動態(tài)范圍和分辨率會限制對不同濃度氣體同時進行準確測量的能力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供一種拉曼光譜采集方法、裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)，能夠降低氣體探測器的有限動態(tài)范圍和分辨率對不同濃度氣體同時進行準確測量的影響，提高了對待檢測氣體測量的可靠性和準確性。

2、一方面，本技術(shù)實施例提供一種拉曼光譜采集方法，方法包括：

3、通過氣體探測器對待探測氣體進行探測，以獲取氣體探測器分別在第一探測時間段以及在第二探測時間段探測待探測氣體得到的第一拉曼光譜和第二拉曼光譜，第一探測時間段的時長大于第二探測時間段的時長；

4、根據(jù)第一拉曼光譜中的拉曼散射光強度，從第一拉曼光譜中提取拉曼散射光強度超過氣體探測器檢測范圍上限的第一像素點以及位于氣體探測器檢測范圍內(nèi)的第二像素點；

5、基于第二像素點在第一拉曼光譜中的第一拉曼散射光強度和在第二拉曼光譜的第二拉曼散射光強度，確定第二拉曼光譜的第一放大系數(shù)；

6、基于第一放大系數(shù)和第二拉曼光譜中的第一像素點處的拉曼散射光強度，確定放大后的拉曼散射光強度；

7、基于放大后的拉曼散射光強度對應(yīng)替換第一拉曼光譜中第一像素點的拉曼散射光強度，得到待探測氣體的拉曼光譜。

8、在一些實施例中，基于第二像素點在第一拉曼光譜中的第一拉曼散射光強度和在第二拉曼光譜的第二拉曼散射光強度，確定第二拉曼光譜的第一放大系數(shù)，包括：

9、以第二像素點在第一拉曼光譜中的第一拉曼散射光強度作為第一矩陣的第一行元素，構(gòu)建第一矩陣；

10、求解目標(biāo)函數(shù)達到最小時對應(yīng)的第一矩陣的系數(shù)，以得到第一放大系數(shù)；

11、其中，目標(biāo)函數(shù)根據(jù)第一矩陣、第二像素點在第二拉曼光譜中的第二拉曼散射光強度構(gòu)成的數(shù)組以及第一矩陣的系數(shù)確定。

12、在一些實施例中，目標(biāo)函數(shù)的表達式為：

13、‖xy1-y1‖2；

14、式中，y1為第一矩陣；x為第一矩陣的系數(shù)；y1為第二像素點在第二拉曼光譜中的第二拉曼散射光強度構(gòu)成的數(shù)組。

15、在一些實施例中，方法還包括：利用最小二乘法對目標(biāo)函數(shù)進行求解。

16、在一些實施例中，基于第一放大系數(shù)和第二拉曼光譜中的第一像素點處的拉曼散射光強度，確定放大后的拉曼散射光強度，包括：

17、以第一像素點在第二拉曼光譜中的拉曼散射光強度作為第二矩陣的第一行元素，構(gòu)建第二矩陣；

18、計算第二矩陣與第一放大系數(shù)的乘積，得到各個第一像素點對應(yīng)的拉曼散射光強度放大后的拉曼散射光強度。

19、在一些實施例中，在基于第一放大系數(shù)和第二拉曼光譜中的第一像素點處的拉曼散射光強度，確定放大后的拉曼散射光強度之前，方法還包括：

20、將第一拉曼光譜的基線光譜和第二拉曼光譜的基線光譜的差值確定為基線差光譜，并使基線差光譜中各個像素點處的拉曼散射光強度相等；

21、基于第二像素點在第一拉曼光譜中的第一拉曼散射光強度、在第二拉曼光譜的第二拉曼散射光強度以及在基線差光譜的第三拉曼散射光強度，確定基線差光譜的第二放大系數(shù)；

22、基于第二放大系數(shù)放大基線差光譜中的第一像素點處的拉曼散射光強度，得到放大后的拉曼散射光強度；

23、基于第一放大系數(shù)和第二拉曼光譜中的第一像素點處的拉曼散射光強度，確定放大后的拉曼散射光強度，包括：

24、將基于第二放大系數(shù)放大基線差光譜后得到的放大后的拉曼散射光強度和基于第一放大系數(shù)放大第二拉曼光譜后得到的拉曼散射光強度疊加，得到放大后的拉曼散射光強度。

25、在一些實施例中，基于第二像素點在第一拉曼光譜中的第一拉曼散射光強度、在第二拉曼光譜的第二拉曼散射光強度以及在基線差光譜的第三拉曼散射光強度，確定基線差光譜的第二放大系數(shù)，包括：

26、以第二像素點在基線差光譜中的第三拉曼散射光強度作為第一矩陣的第二行元素，調(diào)整第一矩陣；

27、基于調(diào)整后的第一矩陣，求解目標(biāo)函數(shù)最小時對應(yīng)的第一矩陣的系數(shù)，以得到與基線差光譜對應(yīng)的第二放大系數(shù)。

28、另一方面，本技術(shù)實施例提供了一種拉曼光譜采集裝置，裝置包括：

29、獲取模塊，用于通過氣體探測器對待探測氣體進行探測，以獲取氣體探測器分別在第一探測時間段以及在第二探測時間段探測待探測氣體得到的第一拉曼光譜和第二拉曼光譜，第一探測時間段的時長大于第二探測時間段的時長；

30、提取模塊，用于根據(jù)第一拉曼光譜中的拉曼散射光強度，從第一拉曼光譜中提取拉曼散射光強度超過氣體探測器檢測范圍上限的第一像素點以及位于氣體探測器檢測范圍內(nèi)的第二像素點；

31、確定模塊，用于基于第二像素點在第一拉曼光譜中的第一拉曼散射光強度和在第二拉曼光譜的第二拉曼散射光強度，確定第二拉曼光譜的第一放大系數(shù)；

32、第一放大模塊，用于基于第一放大系數(shù)和第二拉曼光譜中的第一像素點處的拉曼散射光強度，確定放大后的拉曼散射光強度；

33、替換模塊，用于基于放大后的拉曼散射光強度對應(yīng)替換第一拉曼光譜中第一像素點的拉曼散射光強度，得到待探測氣體的拉曼光譜。

34、又一方面，本技術(shù)實施例提供了一種電子設(shè)備，設(shè)備包括：處理器以及存儲有計算機程序指令的存儲器；

35、處理器執(zhí)行計算機程序指令時實現(xiàn)如第一方面的拉曼光譜采集方法。

36、再一方面，本技術(shù)實施例提供了一種計算機存儲介質(zhì)，計算機程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如第一方面的拉曼光譜采集方法。

37、本技術(shù)實施例提供了拉曼光譜采集方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)，其中，拉曼光譜采集方法通過獲取待探測氣體在不同時長的探測時間段下的第一拉曼光譜和第二拉曼光譜，再從第一拉曼光譜中篩選出超出氣體探測器檢測范圍上限的第一像素點以及處于氣體探測器檢測范圍內(nèi)的第二像素點，有效篩選第一拉曼光譜中的飽和點即第一像素點。接著基于第二像素點的第一拉曼散射光強度和第二拉曼散射光強度計算第二拉曼光譜的第一放大系數(shù)，并根據(jù)第一放大系數(shù)放大第二拉曼光譜中第一像素點處的拉曼散射光強度，在這之后，對第一拉曼光譜中的第一像素點處的拉曼散射光強度進行替換調(diào)整，以得到包含強信號和弱信號的待檢測氣體的拉曼光譜。采用上述方式對第一拉曼光譜進行優(yōu)化，使得第一拉曼光譜能夠更加準確地顯示待檢測氣體的信息，有助于降低氣體探測器的有限動態(tài)范圍和分辨率對不同濃度氣體同時進行準確測量的影響，提高了對待檢測氣體測量的可靠性。