Recebido em 25/5/11; aceito em 9/9/11; publicado na web em 8/11/11 DEVELOPMENT OF AN ALGORITHM FOR IDENTIFICATION AND CORRECTION OF SPIKES IN RAMAN IMAGING SPECTROSCOPY. Raman imaging spectroscopy is a highly useful analytical tool that provides spatial and spectral information on a sample. However, CCD detectors used in dispersive instruments present the drawback of being sensitive to cosmic rays, giving rise to spikes in Raman spectra. Spikes influence variance structures and must be removed prior to the use of multivariate techniques. A new algorithm for correction of spikes in Raman imaging was developed using an approach based on comparison of nearest neighbor pixels. The algorithm showed characteristics including simplicity, rapidity, selectivity and high quality in spike removal from hyperspectral images.Keywords: Raman imaging; spikes filter; algorithm development.
INTRODUÇÃOEspectroscopia Raman de Imagem (ERI) combina espectroscopia Raman com tecnologia de imagem digital para fornecer, simultaneamente, informação espacial e espectral sobre uma amostra e, por isso, oferece novas possibilidades para a caracterização de materiais biológicos, farmacêuticos, entre outros. Para a geração da imagem, seleciona-se uma área da amostra, com dimensões espaciais x e y, a qual é dividida em pixels. São então obtidos espectros a cada pixel, gerando um cubo de dados (cubo hiperespectral). Devido ao elevado volume de dados gerados e ao fato de que as respostas espectrais se encontram correlacionadas, métodos de análise multivariada de tratamento de imagens hiperespectrais são comumente aplicados para a identificação dos componentes da amostra e para a efetiva extração de informação sobre a distribuição espacial destes componentes.
1,2Detectores de dispositivo de acoplamento de carga, Charge Coupled Device (CCD), têm sido utilizados em equipamentos de espectroscopia Raman dispersivos devido à alta sensibilidade e baixo ruído, entretanto, um problema intrínseco ao uso dos detectores de CCD é sua vulnerabilidade a raios cósmicos.3,4 Raios cósmicos produzem interferências nos espectros, chamadas de spikes, que são picos estreitos de intensidade variada. Estes interferentes resultam de raios gama (altamente energéticos) que são capazes de penetrar em diversos materiais e atingir os detectores de CCD. Os sinais resultantes dos spikes derivam do excesso de elétrons gerados em um único pixel ou em vários pixels adjacentes no detector sendo caracterizados por: 3 bandas tipicamente estreitas; unidirecionais, sempre positivas em relação à linha de base; padrão aleatório de distribuição temporal e, consequentemente, imprevisibilidade de ocorrência no espaço amostral.2,5 A identificação e a eliminação de spikes presentes nos espectros são de fundamental importância para as aplicações de ERI, porque podem mascarar ou deformar as bandas de interesse químico e limitar o desempenho dos métodos de análise de dados, seja univariada ou multivariada. 2,3,6,7 Embora em alguns casos a aquisição de imagens pelo monitoramento seletivo de um det...