使用阿尔特龙虚拟相机和自定义 FWHM 峰进行光谱仪仿真

假设光谱仪的光学系统还在实验台上调校，但软件必须现在就准备好。您需要确保寻峰功能正常工作，需要查看两个相近的峰能否被分开，还需要知道波长校准给出的数值是否正确。阿尔特龙虚拟相机中的光谱仪模拟正是为此而设计的。

Spectrometer 图案会生成什么？

在 Manage Virtual Cameras 窗口中选择图案 9 Spectrometer 后，虚拟相机会生成发射线光谱，而不是普通图像。光谱在暗背景上呈现尖锐的高斯峰，并带有少量读出噪声，与真实光谱仪得到的结果完全一样。

此图案适用于所有像素格式。在彩色格式中，红、绿、蓝谱线落在不同的像素上；在单色 BW8 或 BW16 格式中，所有谱线一同出现在同一光谱中。

FWHM 究竟是什么意思？

FWHM 是峰在其一半高度处的宽度。换言之，从峰顶向下降到一半高度，看看在该高度上峰有多少像素宽。在光谱学中，这个数值决定了两条谱线能靠得多近而仍可分辨。因此，如果要测量算法的分辨能力，就必须能够控制它。

逐个定义峰

选择图案 9 后，图案下方会出现一行额外的设置。使用方法如下：

1. 在 Peaks 中将峰的数量设置在 1 到 64 之间。默认为 12 个峰，每种颜色 4 个。如果增加数量，每个新峰会添加在上一个峰之后 100 像素处，并使用下一种颜色。
2. 从 Peak 列表中选择要编辑的峰（peak1、peak2 等）。
3. 在 Ch 设置其颜色通道：R、G 或 B。
4. 在 位置 输入峰中心位置，以距该行左端的像素数表示。超出传感器宽度的峰不会显示。
5. 在 H% 设置峰高相对于峰值上限的百分比。16 位时上限约为 65000，8 位时约为 250。
6. 在 FWHM 输入峰宽，范围为 0.5 到 2000 像素。默认为 4 像素，形成一条尖锐的发射线。如果输入更大的数值，得到的将是宽谱带而不是谱线。
7. 最后，按 Add camera。

点击 默认 按钮可将一切恢复为默认光谱：12 个全高、4 像素宽的峰。

我们常做的三项测试

按如下方式搭建处理链：虚拟相机、SpectrumExtractor、SpectralAnalysis 和一个显示器。然后：

• 分辨能力： 将两个峰相隔几个像素放置，并逐步增大 FWHM。观察 SpectralAnalysis 在 Peaks found 中何时报告一个峰而不是两个。这是调整 Peak min dist (px) 的好时机。
• 弱峰： 降低某个峰的 H%，看看在当前 Peak threshold 下它是否仍能被检测到。
• 波长校准： 由于每个峰的像素位置都是您自己设定的，您已经知道正确答案。在 SpectrumExtractor 中输入系数 a0 到 a3，然后将该峰报告的纳米值与您自己的计算结果进行比较。

两个常见错误

第一，峰是在您按下 Add 的那一刻复制到相机中的。这意味着之前创建的相机会保留其旧设置。如果您修改了峰，请添加一个新相机。

第二，如果您同时在测试用于拉曼光谱的 RamanPreprocess，请将其放在 SpectrumExtractor 之后。如果放在前面，光谱图将保持空白。

最后一个建议：对于简单的光谱仪，采用 BW16 格式的 Line scan 虚拟相机是不错的选择。在此模式下，所有峰都出现在同一条曲线中。16 位的范围也留有足够余量，可以将弱峰和强峰并排测试。有关适用于光谱学的真实相机，请参阅 线阵相机 页面。

要进一步了解 FWHM（半高全宽）， 维基百科文章（英文）.

如果您心中已有具体的光谱处理链，却不知从何入手，请通过 联系页面 将详细信息发送给我们。