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Basislinienkorrektur

Die optimale Kurvenform analytischer 2D-Datenobjekte beinhaltet einen konstanten Basiswert ohne zusätzliche Signale. Dieser Basiswert wird auch Basislinie des 2D-Datenobjekts genannt. In manchen Fällen kann die Basislinie durch veränderte Bedingungen während der Messung oder durch Temperatureinflüsse bzw. andere Einflüsse vom ursprünglichen Basiswert abwandern. Die Funktion Basislinienkorrektur hilft in solchen Fällen bei der Korrektur der Basislinie eines 2D-Datenobjekts. Die Basislinienkorrektur sollte auߟerdem vor der Anwendung spezieller Funktionen wie der ATR Korrektur oder Peaksuche durchgeführt werden.

Wie funktioniert die Basislinienkorrektur?​

Es stehen verschiedene Algorithmen zur Verfügung:

  • Linien Algorithmus

  • Horizontal Algorithmus

  • Peakerkennungs Algorithmus

  • Algorithmus Methode der kleinsten Quadrate

Um einen der Algorithmen zu verwenden, wählen Sie diesen in der Auswahlliste des Mathematik Tabs. Jeder Algorithmus verwendet einen eigenen Satz an Parametern die nach der Auswahl angepasst werden können.

Linien Algorithmus​

Die Basislinie wird mit Hilfe einer benutzerdefinierten Linie korrigiert. Das folgende Bild zeigt eine lineare Basislinie, die zwischen dem ersten und letzten Datenpunkt des momentan in der Datenansicht sichtbaren Teils eines 2D-Objekts gezogen wird. Am Anfang und Ende der Linie befinden sich sogenannte Knoten (rote Kästchen) mit deren Hilfe die Neigung und Ausrichtung der Linie angepasst werden kann:

Zusätzliche Knoten können hinzugefügt werden um eine polygone Linie zu erhalten. Einzelheiten finden Sie im Abschnitt Basislinienkorrektur des Kapitels "Befehle".  Nach dem Hinzufügen zusätzlicher Knoten kann die Korrektur durchgeführt werden.

Das korrigierte Objekt sieht folgendermaߟen aus:

Nach erfolgter Korrektur wird automatisch eine neue Basislinie zur erneuten Korrektur vorgeschlagen.

Welcher Bereich wird zur Basislinienkorrektur verwendet?

Die Korrektur wird nur auf den von der Linie umspannten Bereich angewendet! Datenpunkte auߟerhalb dieses Bereichs bleiben unverändert.

Horizontal Algorithmus​

Die Basislinie wird mit Hilfe einer horizontalen Linie korrigiert. Dies entspricht einer Offset-Korrektur. Der vorgegebene Betrag wird über die gesamte Spektrenbreite vom Spektrum subtrahiert. Dieser Algorithmus ist besonders geeignet um die Basislinien von Spektren mit einem konstanten Versatz zu korrigieren. Der gewünschte Betrag kann entweder durch das Bewegen der horizontalen Linie im Spektrum eingestellt, oder durch direkte Eingabe in das Parameterfeld "Absolute Höhe" festgelegt werden. Durch Klick auf den Button Zurücksetzen wird die horizontale Linie und der Parameter Absolute Höhe automatisch auf die niedrigste im Spektrum vorhandene Intensität gesetzt. Mit diesem Algorithmus können sowohl positive als auch negative Versätze korrigiert werden.

Peakerkennungs Algorithmus​

Es wird automatisch eine polygonale Anpassungsfunktion berechnet. Diese folgt dem Verlauf des Graphen und ignoriert detektierte Peaks. Deutliche Ąnderungen der Neigung des Graphen markieren die Start- und Endpunkte eines Peaksignals. Diese Bereiche werden automatisch von der Basislinienerkennung ausgeschlossen. Der Benutzer kann in die automatische Peakerkennung über folgende Parameter eingreifen:

Benachbarte Peaks gruppieren​

Dieser Parameter kontrolliert, ob benachbarte oder überlappende Signale als ein einziger Peak oder mehrere einzelne Peaks interpretiert wird. Ist dieser Schalter aktiviert, dann werden überlappende Peaks ignoriert und als ein groߟer Peak erkannt. Das folgende Bild zeigt eine entsprechende Basislinie (rote Linie):

Ist dieser Schalter deaktiviert, dann wird mindestens ein Datenpunkt zwischen dem Ende des ersten und Anfang des zweiten Peaks als Basislinienpunkt interpretiert. In diesem Fall findet die Basislinienkorrektur mehrere Peaks in dem oben gezeigten Bereich. Die entsprechende Basislinie sieht dann wie folgt aus:

Das resultierende Spektrum sieht folgendermaߟen aus:

Minimale Peakhöhe​

Dieser Parameter kontrolliert den Schwellwert zur Peakerkennung über die minimal erforderliche Peakhöhe. Die Höhe definiert sich als Abstand zwischen der imaginären Basislinie und der Peakspitze und diese Höhe mussŸ übertroffen werden damit ein Peak detektiert wird. Die Höhe wird in y-Achseneinheiten angegeben.

Minimale Peakbreite​

Dieser Parameter kontrolliert den Schwellwert zur Peakerkennung über die minimal erforderliche Peakbreite. Die mindestens erforderliche Peakbreite wird in x-Achseneinheiten angegeben und kann für verschiedene Datentypen unterschiedlich ausfallen.

Methode der kleinsten Quadrate​

Dieser Basislinienkorrektur-Algorithmus beinhaltet eine Standard Normal Variate Korrektur. Zusätzlich zur Rausch- und Hintergrundverminderung kann aus dem gesamten Spektrenverlauf mittels einer polynomen Anpassungsfunktion die Neigung entfernt (detrending) werden.

Neigung entfernen​

Das Detrending kann wahlweise zusammen Basislinienkorrektur durchgeführt werden. Folgende Parameter stehen zur Verfügung:

  • Keine
    Es wird kein detrending durchgeführt.

  • Polynome Anpassung
    Eine polynome Anpassungsfuntkion wird angewendet.

Zweipunkt Algorithmus​

Die Basislinie wird durch eine aus zwei Punkten definierte Linie korrigiert. Diese Endpunkte können automatisch aus vordefinierten Bereichen des Spektrums berechnet werden. Dies hat z.B. Vorteile bei Spektrensätzen die geringe Verschiebungen aufweisen. Es stehen verschiedene Methoden zur Berechnung des Start und Endpunktes zur Verfügung. Die grafische Auswahl des Zweipunkt-Algorithmus sieht folgendermaߟen aus:

Die Endpunktauswahl erfolgt durch Positionierung der roten Auswahlrechtecke. Die Breite der Auswahlrechtecke wird durch die grauen Trackerkästchen eingestellt und definiert die Menge an Punkten aus der der eigentliche Endpunkt durch eine der folgenden Methoden berechnet wird. Die tatsächlichen Endpunkte werden durch rote vertikale Linie und rote Kästchen innerhalb der Auswahlrechtecke angezeigt.

Einzelbereich​

Zwei einzelne Punkte werden direkt als Endpunkte definiert. Die Punkte werden als rote vertikale Linien ohne Auswahlbereich im Spektrum angezeigt. Dies entspricht dem einfachen Linien Algorithmus.

Mittelwert​

Die Endpunkte werden aus dem Mittelwert der durch die Auswahlbereiche definierten Menge an Punkten berechnet.

Minimum​

Die Endpunkte werden aus dem Minimum der durch die Auswahlbereiche definierten Menge an Punkten berechnet.

Maximum​

Die Endpunkte werden aus dem Maximum der durch die Auswahlbereiche definierten Menge an Punkten berechnet.

Alternativ können die Werte direkt durch Eingabe der Parameter x-Anfang/x-Ende bzw. Minimum-Anfang, Minimum-Ende, Maximum-Anfang, Maximum-Ende eingegeben werden:

Der Zweipunkt-Algorithmus ist auߟerdem Teil der in der Schichtdickenkorrektur verwendeten Basislinien-Korrektur. Im Kapitel Schichtdickenkorrektur finden Sie eine detaillierte Beschreibung der Auswahlmethoden.

Spline Algorithmus​

Der Spline-Algorithmus ist dem Linien-Algorithums sehr ähnlich, lediglich die Bearbeitung der Basislinienknoten wird durch Spline-Kontrollpunkte erweitert. Bei Verwendung des Spline-Algorithmus weist jeder Basislinienknoten zusätzliche Spline-Kontrollpunkte zur Anpassung der Linienform auf.  Durch einfaches Verschieben der Spline-Kontrollpunkte lässt sich die Basislinienform sehr genau an das Spektrum anpassen. Die folgende Abbildung zeigt einen Basislinienknoten mit zwei Spline-Kontrollpunkten: