[發明專利]一種適用于強背景噪聲下低能質子束的束流截面處理方法

在審

• 申請號: 202011484163.3
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112698380A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 張鴻;周博文;張鵬蛟;李文亮;侯瑞;李俊周;孫安
• 申請（專利權）人: 南京大學;南京質子源工程技術研究院有限公司;江蘇安德信超導加速器科技有限公司
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 顧翰林

1.一種適用于強背景噪聲下低能質子束的束流截面處理方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：采用基于KNN的背景減除法，將CCD相機獲取到的原始數據進行背景減除法處理，得到束斑邊界；

步驟2：對步驟1的結果再次進行去除本底噪聲的處理，濾除噪點，同時進行人工標注未濾除的噪點，得到去噪聲數據；

步驟3：對去噪聲數據進行數據擬合，數據擬合包括對束斑截面邊界、束斑截面強度分布和中心位置進行擬合；

步驟4：對擬合后數據進行束流截面計算，得到束斑中心位置和束斑的大小。

2.如權利要求1所述的一種適用于強背景噪聲下低能質子束的束流截面處理方法，其特征在于：所述CCD相機獲取到的原始數據為灰度圖片。

3.如權利要求1所述的一種適用于強背景噪聲下低能質子束的束流截面處理方法，其特征在于：在執行步驟3時，數據擬合包括最小二乘法橢圓擬合和非線性二維高斯擬合；

最小二乘法擬合橢圓用于對束斑中心位置進行擬合，其公式如下：

其中，(σ_x，σ_y)為束斑的中心位置，θ為束斑和擬合所選的坐標系的x軸的夾角，a和b分別為擬合的橢圓的半長軸和半短軸的長度，將橢圓按照實際測量過程中截面靶和束流方向的夾角做投影，求得束流截面的邊界；

二維高斯擬合的方法用于對束流強度分布進行擬合，得到束斑截面的高斯分布函數，高斯分布函數的公式如下：

其中，A為高斯擬合的振幅，(x₀，y₀)為二維高斯分布的中心，(σ_x，σ_y)為二維高斯分布x，y上各自的方差；

根據高斯分布函數，得到x，y方向的半高寬，從而得到束斑的大小。

4.如權利要求1所述的一種適用于強背景噪聲下低能質子束的束流截面處理方法，其特征在于：在執行步驟1時，去除本底噪聲時的本底噪聲為束斑邊界以外的所有位于截面靶上的點的像素的平均值。