摘 要

随着光谱识别技术的发展，利用光谱特性来检测目标物体被广泛运用于各行各业，这也使得光谱识别技术显得越来越重要。通常使用光谱仪做为光谱识别器件，其由分光系统、光电转换系统、信息处理三部分组成，光学分光与光电转换技术现在比较成熟，对于所成光谱谱线的识别需进行更多的研究。

本文以光谱识别中光谱的预处理与光谱匹配识别为中心，来研究光谱匹配方法识别待测光谱。本文首先在光谱识别技术国内外发展现状的基础上介绍光谱识别的研究现状；接着总结了光谱识别的预处理技术，包括光谱特征及其提取的办法，该部分内容为光谱匹配检测的前提与基础；然后研究了光谱识别中两类光谱识别的现象（质同多像与质类同像及混合光谱识别）提出了对应的的光谱匹配识别方法——吸收峰加权匹配法、决策树匹配法。

研究光谱匹配技术对各种类型目标物体的待测光谱检测有重要的意义与参考价值，因而提出更为合理的匹配方法来识别光谱显得尤为重要。

关键词:光谱预处理；特征提取与增强；光谱匹配

Abstract

With the development of spectrum recognition technology, the characteristics of spectrum is widely used in various industries to detect the target object,which let the spectrum recognition technology be more and more important.Usually,the spectrometer is used as spectral recognition device,it is composed of the optical system, photoelectric conversion system, and information processing system.However, optical light and photoelectric conversion technology is mature today,so we need take more attention to improve identification of the spectral line.

In this paper, I study the spectral matching method to identify the spectrum by using the of spectral precondition and spectral matching as the center. Firstly,On base of development status of the spectral identification technology at home and abroad,I study the spectroscopic identification of the research situation, then summarizes the spectral recognition precondition techniques, including spectral feature and its extraction method. Then I study the spectral recognition of two types of spectral recognition phenomena (matter as much as with similar quality of image and spectral mixture recognition),and proposed the respective spectral matching recognition method -- weighted absorption peaks matching method, decision tree matching method.

It is of great significance and reference value to study spectral matching techniques for the detection of various types of target objects, so it is very important to identify the spectrum with a more reasonable matching method.

Key Words：spectrum precondition；feature extraction and enhancement；spectral matching

目 录

第1章 绪论 1

1.1 光谱识别技术概述 1

1.1.1 课题研究的目的与意义 1

1.1.2 国内外研究现状 1

1.2 光谱识别技术研究的主要内容 3

1.3 本章小结 3

第2章 光谱预处理及光谱特征提取 4

2.1 光谱预处理 4

2.2 光谱特征提取技术 6

2.3 光谱特征量增强及其分析 8

2.4 本章小结 10

第3章 光谱匹配识别研究 11

3.1 光谱匹配技术 11

3.1.1 光谱匹配技术分析 11

3.1.2 光谱匹配方法比较 15

3.2 吸收峰加权光谱匹配算法研究 15

3.2.1 定位光谱吸收峰 16

3.2.2 加权预处理 17

3.3 光谱特决策树匹配研究 19

3.4 本章小结 21

第4章 总结与展望 22

4.1 总结 22

4.2 展望 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

1.1 光谱识别技术概述

1.1.1 课题研究的目的与意义

随着激光技术的不断发展与运用,激光中的近红外光越来越广泛地被运用于目标识别与成像领域，其中对于目标的识别领域来说，存在目标外观轮廓特征图像识别与目标发射或反射光的光谱种类识别等方法,由于光谱反映物体本身某些结构的基本信息，因而通常用光谱识别技术来识别物体。

成像光谱识别技术中在目前应用中常采用色散型器件做分光系统中心器件，以CCD做光电转换系统中心器件，光谱信息处理部分常使用匹配算法检测光谱，关于光学分光与光电转换部分目前的技术比较成熟，其对光谱的成像与光电转换效率很高，但对于CCD所输出的相对光谱响应曲线的研究，由于不同类型的待测光谱所成光谱谱像不同，且可能存在较大的差异，因而对所成相对光谱响应曲线的识别需进行改进，以使其适合更多的光谱识别范围。

在光谱识别中存在质同多像、质类同像识别精度不高问题，及混合光谱中各光谱区分度不高问题，对这两种类型的光谱进行识别是解决相似度很高的光谱及混合物质中光谱分类的重点，因而本论文的目的在于：针对质同多像、质类多像光谱的识别精确度的提高，及混合物所成光谱各谱段范围精确划分。光谱匹配算法是最终阶段面向用户需求的设计，该设计的好坏直接影响到用户利用光谱识别方法来鉴别物质的效果，可能直接影响用户的收益等等因素，因而提高特征方法匹配识别光谱的很重要。

本文将要研究的重点是光谱匹配的方法来识别光谱，但对于光谱匹配方法中的匹配是以光谱的特征作为匹配的中心，因而在研究具体匹配方法时还将简要介绍光谱预处理与光谱特征提取的内容，以各光谱的特征为基础才能完成光谱的精确匹配。