[發(fā)明專利]一種核素能譜尋峰方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410109038.2
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103913765A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 畢明德;程翀;代傳波;廖武;羅鵬;王益元;藺常勇;陳祥磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 武漢天力專利事務(wù)所 42208
• 代理人: 吳曉穎

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及核輻射探測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種核素能譜尋峰方法。

背景技術(shù)

在核素分析和識別過程中，最重要的問題是精準(zhǔn)地從能譜中定位各個核素峰的峰位。只有尋找到各個能譜峰正確位置，才能對其進(jìn)行進(jìn)一步的分析和識別。能譜復(fù)雜度的不斷增長和統(tǒng)計漲落的影響，對能譜尋峰提出了更大的挑戰(zhàn)。

最常用的能譜尋峰方法是導(dǎo)數(shù)法尋峰，它將能譜數(shù)據(jù)看成一個連續(xù)的曲線，通過計算能譜一階、二階、三階導(dǎo)數(shù)的極值、過零點來定位能譜峰峰位和邊界。其中峰頂位于一階導(dǎo)數(shù)由正到負(fù)過零點，峰位位于二階導(dǎo)數(shù)的負(fù)局部極小值以及三階導(dǎo)數(shù)的由負(fù)到正過零點。由于求導(dǎo)數(shù)對局部數(shù)據(jù)的跳變較為敏感，因此如果能譜中的噪聲較大或者出現(xiàn)了局部的畸變，則一個能譜峰范圍內(nèi)可能會被檢測多個一階導(dǎo)數(shù)過零點，使得導(dǎo)數(shù)法尋峰失效，從而導(dǎo)致漏峰或者一個峰被檢測成多個假峰。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述技術(shù)問題，而提供一種能譜尋峰方法，該方法根據(jù)能譜峰的整體特征，采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法提取能譜峰，不易受到能譜中局部噪聲和畸變的影響。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下。

一種核素能譜尋峰方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，對原始的能譜進(jìn)行平滑，去除噪聲；

步驟2，對平滑后的能譜進(jìn)行形態(tài)學(xué)白帽變換，將能譜分割為若干個零值和非零值區(qū)域；

步驟3，統(tǒng)計各個非零值區(qū)域的長度，濾除長度小于設(shè)定的最小峰寬閾值的假峰；

步驟4，在各個非零值區(qū)域中，尋找能譜峰峰位和左右邊界；

步驟5，根據(jù)計算得到的峰位、峰高和左右邊界對能譜峰進(jìn)行判定。

本發(fā)明中的尋峰方法考察的是能譜峰的整體形態(tài)學(xué)特征，而不是局部的極值，因此能夠克服能譜中局部噪聲和畸變的影響，提高尋峰方法的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中待處理的原始能譜數(shù)據(jù)。

圖2為本發(fā)明中經(jīng)過能譜平滑后的能譜數(shù)據(jù)示意圖。

圖3為本發(fā)明中經(jīng)過形態(tài)學(xué)白帽變換后的能譜數(shù)據(jù)示意圖。

圖4為本發(fā)明中濾除假峰后的能譜數(shù)據(jù)示意圖。

圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的能譜尋峰結(jié)果示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明提出的一種核素能譜尋峰方法具體包括以下步驟：

步驟1，對原始的能譜進(jìn)行高斯平滑，抑制噪聲：

能譜平滑通過高斯濾波完成，濾波可表達(dá)為一個卷積過程，表達(dá)式為：

其中f為原始能譜，y為濾波后的能譜，m為能譜數(shù)據(jù)的長度，g_i為高斯卷積核，表達(dá)式為：

其中σ為高斯函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差，高斯卷積核的長度等于2K+1。σ越大，高斯卷積核越長，則平滑力度越強，對噪聲的抑制也越強，但會濾除細(xì)小的能譜峰造成漏峰。因此在實際能譜平滑過程中，需要根據(jù)原始能譜的噪聲特性選擇高斯卷積核的長度和高斯函數(shù)方差σ值。一般卷積核長度取3~11之間，σ值取1-3之間。圖1為待處理的原始能譜數(shù)據(jù)。圖2為經(jīng)過能譜平滑后的能譜數(shù)據(jù)示意圖，其中K=3，σ=1。

步驟2，根據(jù)待檢測的能譜峰的特征選擇合適的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素對平滑后的能譜進(jìn)行形態(tài)學(xué)白帽變換：

用形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素B，對能譜y進(jìn)行形態(tài)學(xué)白帽變換表達(dá)式如下：

其中為形態(tài)學(xué)開運算，表達(dá)式如下：

其中和分別為形態(tài)學(xué)膨脹與腐蝕變化，表達(dá)式如下：

結(jié)構(gòu)元素B采用與橫坐標(biāo)平行的直線段，結(jié)構(gòu)元素的長度L為奇數(shù)，L設(shè)定為待檢測峰的最小峰寬的兩倍加1。圖3所示為經(jīng)過形態(tài)學(xué)白帽變換后的能譜數(shù)據(jù)示意圖，其中L=31。在經(jīng)過形態(tài)學(xué)白帽變換后，能譜被分割為若干個零值和非零值區(qū)域。