光谱共焦传感器信号数据处理

光谱信息处理的最终目的是为了得到峰值波长，但是光纤耦合器的内部回光、光源光强分布的不均匀、CCD 对不同波长光响应程度的不同、系统的噪声等因素都会对谱峰定位造成影响，需要进行预处理后再用适当的算法提取峰值波长。

在光谱仪中得到的光谱信息包括光纤内部返回的背景光和从被测物表面返回的信号光。为了得到有用的信号光，首先需要对背景光进行采集，然后从光谱仪得到的数据中减去背景光。此外还要考虑光源光谱光强分布不均匀的影响。图 8 为在图 6 的基础上加入光源光谱特性后的光谱光强分布图，从图中可以看出峰值波长发生了偏移，所以需要对光源光强进行归一化处理。另外由于传感器在各个环节都会产生随机噪声，所以需要进行光谱去噪，常用的光谱去噪方法有中值滤波、小波函数滤波等，比较了不同的滤波方法后，最终选择了用 db6 小波进行 6 次分解强制消噪，因为经过其滤波处理后谱峰定位的重复性较好。

由于光谱仪中 CCD 像元有一定尺寸，相当于对原始的光谱进行了离散采样，所以可能会出现漏峰的情况。如果使用原始光谱数据中的最大值作为峰值波长会影响定位的精度，因此需要选用合适的算法对谱峰位置进行确定。质心法是常用的峰值定位算法，适用于处理关于峰值位置对称的光点信号，质心法公式算法等。