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Continuum Normalization

2020-05-15

簡單的說， 光譜數據 經過 Continuum normalization (連續強度歸一化) 處理，就會得到 這種形式的圖譜 。

一般而言，光譜圖可視為兩個部分的組成，一是譜線 (peak)，二是譜線以外連續且幾無變化的區域，也就是這裡所稱的連續強度 (continuum)。所以，Continuum normalization 在做的事情，就是先對 continuum 進行 fitting，然後將光譜圖與 fitting 結果相除 (normalize)，得到 continuum 皆為 1 的光譜圖。 這種圖譜，允許我們以一致的標準 (相同的基線) 在 peak 與 peak 之間作出相對強度測量及比較，例如測量 peak 面積或是計算等效寬度等。

這裡目前使用 Asymmetric Least Squares smoothing (AsLS) 方法對 continuum 進行擬合，此方法常應用於化學分析領域中的 baseline correction，其他的擬合方法，例如 polynomial fit、spline fit 等，未來會再加進來。

1. 上傳光譜數值檔案 ( Profile value file)
  • 建議使用由本網站匯出之以 SpectrumValue 為開頭名的 .csv 檔案，其內容為以逗號隔開的 2 個直行，分別表示波長值及強度值，強度值可以是任意單位，例如 Counts、吸收度、穿透率等。
2. 輸入 AsLS 參數
  • 需要輸入 3 項參數 :
    • 波長範圍 (nm) : 預設值為全光譜範圍，但通常只需選擇感興趣之波段，例如輸入 : 645.5-665.2 。
    • S 值 : 控制擬合曲線的平滑度 (smoothness)，輸入範圍為 1.0 ~ 10.0，值愈高曲線就愈平滑，值愈低曲線就愈貼合原數據，通常會從 3 ~ 6 開始選擇。
    • P 值 : 控制擬合曲線在原數據中的高度 (asymmetric factor)，輸入範圍為 0.01 ~ 0.99，值愈高就有愈多的原數據在擬合曲線的下方，值愈低就有愈多的原數據在擬合曲線的上方。因此，如果目標波段內為正向峰 (positive peak)，建議可從 0.01 ~ 0.2 開始選擇；如果是負向峰 (negative peak)，則建議從 0.9 以上開始選擇。
  • 選擇 光譜型態，這會影響 normalization 的計算方式 :
    • 負向峰 (吸收譜線) : raw data / fitting value
    • 正向峰 (發射譜線) : (raw data - fitting value) / max(raw data - fitting value)
3. Result
  • 如上圖所示，會分別顯示 fitting 及 normalization 的結果。
  • 假設對結果不滿意，可隨時於 Step 2 中更改參數，並按下 確定，即可產生新結果。
  • 點擊 Export Fitting Value，可將擬合值另存為以 SpectrumValue_FittingCN 為開頭名的 .csv 檔案。
  • 點擊 Export Normalization Value，可將歸一化的值另存為以 SpectrumValue_NormalizationCN 為開頭名的 .csv 檔案。
End