Improved Vancouver Raman Algorithm Based on Empirical Mode Decomposition for Denoising Biological Samples
Notice bibliographique
Résumé
A novel method based on the Vancouver Raman algorithm (VRA) and empirical mode decomposition (EMD) for denoising Raman spectra of biological samples is presented. The VRA is one of the most used methods for denoising Raman spectroscopy and is composed of two main steps: signal filtering and polynomial fitting. However, the signal filtering step consists in a simple mean filter that could eliminate spectrum peaks with small intensities or merge relatively close spectrum peaks into one single peak. Thus, the result is often sensitive to the order of the mean filter, so the user must choose it carefully to obtain the expected result; this introduces subjectivity in the process. To overcome these disadvantages, we propose a new algorithm, namely the modified-VRA (mVRA) with the following improvements: (1) to replace the mean filter step by EMD as an adaptive parameter-free signal processing method; and (2) to automate the selection of polynomial degree. The denoising capabilities of VRA, EMD, and mVRA were compared in Raman spectra of artificial data based on Teflon material, synthetic material obtained from vitamin E and paracetamol, and biological material of human nails and mouse brain. The correlation coefficient (ρ) was used to compare the performance of the methods. For the artificial Raman spectra, the denoised signal obtained by mVRA ([Formula: see text]) outperforms VRA ([Formula: see text]) for moderate to high noise levels whereas mVRA outperformed EMD ([Formula: see text]) for high noise levels. On the other hand, when it comes to modeling the underlying fluorescence signal of the samples (i.e., the baseline trend), the proposed method mVRA showed consistent results ([Formula: see text]. For Raman spectra of synthetic material, good performance of the three methods ([Formula: see text] for VRA, [Formula: see text] for EMD, and [Formula: see text] for mVRA) was obtained. Finally, in the biological material, mVRA and VRA showed similar results ([Formula: see text] for VRA, [Formula: see text] for EMD, and [Formula: see text] for mVRA); however, mVRA retains valuable information corresponding to relevant Raman peaks with small amplitude. Thus, the application of EMD as a filter in the VRA method provides a good alternative for denoising biological Raman spectra, since the information of the Raman peaks is conserved and parameter tuning is not required. Simultaneously, EMD allows the baseline correction to be automated.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».