(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210081677.7 (22)申请日 2022.01.24 (71)申请人 太原科技大 学 地址 030024 山西省太原市万柏林区窊流 路66号 (72)发明人 杨海峰　史晨辉　蔡江辉　赵旭俊　 郑爱宇　 (74)专利代理 机构 太原高欣科创专利代理事务 所(普通合伙) 14109 专利代理师 崔浩　冷锦超 (51)Int.Cl. G06F 9/451(2018.01) G06F 9/448(2018.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种面向天体光谱数据的自动可视化分析 方法及系统 (57)摘要 本发明一种面向天体光谱数据的自动可视 化分析方法及系统， 属于天文光谱分析、 大数据 处理与分析技术领域； 解决了光谱分析时需要很 多繁琐的筛选、 画图等工作， 以及大量未知类型 光谱聚类、 离群光谱的寻找与分析缺乏自动化的 问题； 解决上述技术问题采用的技术方案为： 获 取光谱数据并预处理； 利用SP ‑tSNE降维算法将 预处理后的光谱 数据降至二维； 将降维后的数据 投影至交互式二维平面进行可视化； 利用鼠标对 交互式二维平 面上的点进行框选， 系统自动展示 出此区域内的点对应光谱的均值谱； 用户根据自 己需要在光谱上标注出发射线、 吸收线， 并且可 以通过调整红移大小调整线的位置； 系统提供对 框选区域光谱进行保存的功能； 本发 明应用于天 体光谱分析。 权利要求书2页 说明书5页 附图6页 CN 114546550 A 2022.05.27 CN 114546550 A 1.一种面向天体光谱数据的自动可视化分析 方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： S1： 获取光谱数据并预处 理； S2： 利用SP ‑tSNE降维算法将预处理后的光谱数据降至二维， 所述SP ‑tSNE降维算法的 步骤为： 首先用SimCLR对比学习模型提取光谱的特征表示， 训练时的正样本是一条光谱的 增强， 包括加随机噪声、 加随机异常发射/吸收线、 随机左右平移1 ‑5个像素， 负样本为其他 光谱的增强， 最终训练成25 6维的特征向量， 之后对25 6维的特征向量进行t ‑SNE降维； S3： 构建交 互式二维平面， 然后将降维后的数据映射至交 互式二维平面实现可视化； S4： 利用鼠标对交互式二维平面上的点进行框选， 系统会在光谱子窗口中自动展示出 框选区域中的点对应光谱的均值谱。 2.根据权利要求1所述的一种面向天体光谱数据的自动可视化分析方法， 其特征在于： 还包括S5： 在框选出感兴趣的光谱之后， 根据需要在光谱 上标注出发射线和吸收线， 同时能 够自定义发射线和吸收线的候选线， 并且线的位置能够通过调整红移大小进行调整， 最后 在交互式二维平面上展示框 选光谱的平均物理参数。 3.根据权利要求2所述的一种面向天体光谱数据的自动可视化分析方法， 其特征在于： 还包括S6： 对框 选中的区域中点的光谱进行保存。 4.根据权利要求1 ‑3任一项所述的一种面向天体光谱数据的自动可视化分析方法， 其 特征在于： 所述步骤S1中的获取的光谱数据来源于光谱数据库， 所述光谱数据库包括fits 文件形式的原始光谱或经过处理后的csv文件形式的光谱数据， 对光谱数据通过正则化进 行预处理。 5.根据权利要求1 ‑3任一项所述的一种面向天体光谱数据的自动可视化分析方法， 其 特征在于： 所述步骤S4中利用鼠标在交互式平 面上进行的交互是利用Python中Matplotlib 画图库中提供 的画矩形功 能进行区域框选， 然后通过框选的坐标找到矩形中的点， 具体步 骤如下： S4.1： 系统实时监听鼠标动作， 在用鼠标框选时， 系统记录下鼠标按下和松开的坐标 (𝑥1，𝑦1)、 (𝑥2，𝑦2)， 并传递给回调函数； S4.2： 回调函数找出坐标位于框选矩形内的点的索引， 即 𝑚𝑖 𝑛(𝑥1，𝑥2)≤𝑥≤𝑚 𝑎 𝑥(𝑥1，𝑥2)且𝑚𝑖 𝑛(𝑦1，𝑦2)≤𝑦≤𝑚 𝑎 𝑥(𝑦1，𝑦2)； S4.3： 通过步骤S4.2得到的索引找出对应的光谱， 将其取平均后在光谱子窗口中进行 展示。 6.根据权利要求1所述的一种面向天体光谱数据的自动可视化分析方法， 其特征在于： 所述均值谱的物理参数包括表面重力、 表面温度、 铁元素和氢元素丰度比、 视 向速度， 物理 参数利用Lamost提供的数据处 理pipeline计算得到 。 7.根据权利要求1所述的一种面向天体光谱数据的自动可视化分析方法， 其特征在于： 多个框选区域所画出的光谱所在的子窗口互不干扰， 在交互式二 维平面上能够同时画出多 个区域的光谱进行比较， 同时主窗口上有关闭全部光谱子窗口 的按钮。 8.一种面向天体光谱数据的自动可视化分析系统， 其特征在于： 包括光谱数据库、 处理 模块、 交互式二维平面、 鼠标， 其中处理模块与光谱数据库、 交互式二维平面、 鼠标相连， 所 述处理模块将光谱 数据库内的光谱 数据通过SP ‑tSNE降维算法降维后投影在交互式二 维平 面上， 通过操作鼠标对交互式二维平面上 的光谱的点进行框选， 交互式二维平面上自动显权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114546550 A 2示出此区域内的点对应光谱的均值谱， 进而通过交互式二维平面实现对光谱数据的聚类、 离群分析。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114546550 A 3