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核磁共振谱自动基线校正新方法

波 谱 学 杂 志

第 31 卷第4 期 Vol. 31 No. 4

2014 年 12 月 Chinese Journal of Magnetic Resonance Dec. 2014

文章编 ：1000-4556(2014)04-523-12

核磁共振谱自动基线校正新方法

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钟彩娇，陈志伟 ，陈 忠

(厦门大学电子科学系，福建省等离子体与磁共振研究重点实验室，福建 厦门 361005 )

摘 要：该文提出一种新的核磁共振谱自动基线校正方法，该方法基于迭代移动平均值算

法，改进了峰区域的基线识别，然后使用迭代方法进行基线建模．为了改进峰区域的基线

建模结果，该方法结合了两种基线校正方法的优点，在基线识别过程选择了一系列位于峰

区域的“基线定位点”，然后和除了峰区域以外的基线点一起参与基线建模．该基线校正

方法适用于 NMR 谱，即使在基线严重非线性失真的情况下也能得到理想的基线校正结果．

关键词：核磁共振(NMR) ；自动基线校正；迭代方法；数据处理

中图分类 ：O482.53 文献标识码：A

引言

在核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)研究中，谱图基线失真的原因有很

非线性响应和 FID 数据前几个点的损坏等[2,3] ．基线失真会直接影响 NMR 谱的定量分

析以及谱峰分配的准确性和精确度[4–6] ．为了获得平坦的基线，现代谱仪一般采用过采

样和数字信 处理，但仍无法处理所有的基线失真[7,8] ．同时，随着对二维谱和多维谱

研究的深入，人工基线校正方法将十分费时且不易达到最佳效果，自动基线校正方法显

然更有效率及实用性．

自动基线校正方法可以笼统地分为含参数方法和无参数方法．目前，一些常用的含

参数方法很多都是基于 Whittaker 滤波器实现的[9] ．该滤波器的使用大大提高了基线校

收稿日期: 2014-03-01; 收修改稿日期: 2014-10-29

基金项目: 国家自然科学基金资助项目.

伟，电话 E-mail: chenzhiwei@xmu.edu.cn.

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正算法的速度和灵活性，并且在 MATLAB 编程中其基础算法仅用几行代码就能实现．

2006 年，Cobas 等人提出的全自动基线校正方法[10]，使用连续小波变换结合 Whittaker

滤波器，解决了低信噪比谱的基线校正难题，然而该方法无法很好地识别宽峰；2012

年，鲍庆嘉等人在该基础上提出了一种基于迭代的自动基线校正方法[11] ，其自动基线

识别方法(Baseline Recognition with Combination and Improvement, BRCI)结合 3 种算法

的优点，能良好地识别包括宽峰在内的所有谱峰，在基线建模过程采用基于 Whittaker

滤波器的迭代方法，并引入“准基线点”消除负区域，但该算法在基线非线性失真时可

能导致峰区域基线偏低．理论上，最佳的基线拟合方法应该不含参数或参数尽量少，然

而实践中，无参数的基线校正方法一般比较难达到理想效果．大部分无参数方法基于多

项式拟合，在低信噪比和基线复杂的情况下，多项式拟合方法无法拟合出最佳的基线模

型[12] ．最近的研究中，自动迭代移动平均值方法(Automated Iterative Moving Average,

AIMA) 的基线校正效果比较理想[13]，然而仍有不足之处，AIMA 方法在峰区域容易将基

线估计的过高[14]，导致谱峰

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