摘要：离子迁移谱(IMS)是一种常压下快速、高灵敏度的痕量化学物质检测方法,广泛应用于化学战剂、爆炸物和等检测领域。在离子迁移谱定性和定量分析中,由于仪器内部的电离源、多路气泵、高压电源、漂移管电场,电路设计以及外部干扰等因素产生的噪声和基线漂移,严重影响定性和定量分析的准确性。离子迁移谱检测仪中采集到的电流信号通常为pA量级,微弱信号容易淹没在噪声中无法检测。为提高离子迁移谱分析技术的分析精度,需要对离子迁移谱谱图信号进行预处理。传统的离子迁移谱谱图信号去噪和基线校正预处理分别采用不同的算法实现,没有将两者结合起来考虑,导致需单独评价各自预处理效果。提出一种基于稀疏表示的可同时实现离子迁移谱谱图去噪和基线校正的新方法。通过建立去噪和基线校正稀疏表示模型,采用l1范数作为线性惩罚项,同时增加基线平滑度约束条件,λ为正则化参数用来调节惩罚项在优化过程中的比例。为了求解稀疏表示模型,首先构造一个由Gaussian分布函数构成的超完备字典来表示离子迁移谱离子特征峰峰形,采用迭代重加权最小二乘算法(IRLS)对稀疏表示模型进行求解。为了验证提出的预处理方法性能,分别采用三组仿真数据和一个真实样本数据进行验证,其中仿真数据由高斯分布函数字典原子、基线(分别为正弦波基线、指数基线和线性基线)以及高斯白噪声组成。与此同时,对仿真数据和真实样本数据采用非对称最小二乘(AsLS)基线校正方法完成基线校正预处理,分别采用Savitzky-Golay(SG)和小波(Wavelet)平滑去噪方法完成去噪预处理。采用均方根误差(RMSE)和信噪比(SNR)作为评价指标,实验结果表明该方法成功实现离子迁移谱谱图去噪及基线校正,预处理结果比其他两种方法有显著的性能提升,可为开展离子迁移谱定性�

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