Abstract
Raman spectra exhibit differences in intensity depending on the measuring equipment and environmental conditions even for the same material. This restricts the pattern recognition approach of Raman spectroscopy and is an issue that must be solved for the sake of its practical application, so as to enable the reusability of the Raman database and interoperability between Raman devices. To this end, previous studies assumed the existence of a transfer function between the measurement devices to obtain a direct spectral correction. However, this method cannot cope with other conditions that cause various intensity distortions. Therefore, we propose a classification method using linear intensity calibration which can deal with various measurement conditions more flexibly. In order to evaluate the performance of the proposed method, a Raman library containing 14033 chemical substances was used for identification. Ten kinds of chemical Raman spectra measured using three different Raman spectroscopes were used as the experimental data. The experimental results show that the proposed method achieves 100% discrimination performance against the intensity-distorted spectra and shows a high correlation score for the identified material, thus making it a useful tool for the identification of chemical substances.
라만 스펙트럼은 측정 장비 및 환경 조건에 따라 동일한 물질이라도 스펙트럼의 강도 차이를 보인다. 이는 라만 분광의 패턴 인식적인 접근에 제약을 주기 때문에 장비간의 호환성 및 라만 데이터베이스의 재사용을 위해 반드시 해결해야 하는 문제다. 이를 위해 이전의 주요 연구들에서는 측정 장비 간에 전달 함수를 가정하고 이를 구한 후 직접적인 스펙트럼의 교정을 수행하였다. 하지만 이 방식은 강도 왜곡을 발생시키는 다른 조건들에 대해서는 대처 할 수 없는 방법이다. 따라서 본 논문에서는 다양한 측정 조건에 보다 유연하게 대응 할 수 있는 선형 강도 교정을 이용한 분류 방법을 제안하였다. 제안한 방법의 성능 평가를 위해 실험에서는 14033종의 화학 물질에서 측정된 라만 라이브러리를 실험물질에 대한 판별 지표로 사용하였으며, 3개의 라만 분광기로부터 측정된 10종의 화학 물질 라만 스펙트럼을 실험 데이터로 사용하였다. 실험결과에 따르면 제안한 방법을 사용하였을 때 강도 왜곡된 스펙트럼에 대해 100%의 판별 성능을 보였으며, 판별된 스펙트럼에 대해서도 이전보다 높은 상관점수를 보여 사용자가 화학 물질을 판별하는 데 유용한 도구로 사용될 수 있음을 확인하였다.
