一种能量谱和时间谱的降噪方法技术

本发明专利技术提供了一种能量谱和时间谱的降噪方法，可以对噪声进行有效抑制，同时又能最大限度的保留有效信息不被剔除从而不引入测量偏差。该方法包括：对收集的谱数据整理，去除异常点；将所有采样时间点或采样深度点的数据谱存入一个矩阵中，以该矩阵为基础求出本征值和本征向量；求出每个采样数据在其本征向量空间中的投影值；依据设定的条件选取主要的组分数量，从新计算并得到新的谱数据；重新的谱数据依据条件进行判断等步骤；通过只提取各个数据点在其主要本征向量空间的组分，就可以把噪声相关组分过滤掉，达到去噪和保留有效信息的目的。

A noise reduction method of energy spectrum and time spectrum

The invention provides a noise reduction method based on energy spectrum and time spectrum, which can effectively suppress the noise and retain the effective information to the maximum extent, so that the measurement deviation is not introduced. The method includes: data collection of spectrum, removal of outliers; all the sampling time points or sampling depth of data points in a spectrum matrix, the matrix based compute eigenvalues and eigenvectors; for each sampling data in the eigenvector space of the projection value; according to the conditions set by the selection of the main components of the number, and get new spectrum data from the new data on the basis of calculation; spectrum condition judgment step again; by extracting the data points in the main eigenvector space of the component, you can put the noise components to filtering, denoising and keep the effective information for the purpose.

【技术实现步骤摘要】
一种能量谱和时间谱的降噪方法
：本专利技术属于降噪
，具体涉及一种基于主成分方法降低能谱或者时间谱中噪声的方法。
技术介绍
：核物理辐射测量已经广泛应用在科研和工业界的各个领域。核物理辐射测量中的统计涨落是影响测量精度的主要因素之一。在石油放射性测井(也称为核测井)中，测井设备包括放射源(自然界或者人工放射源)和探测器(也称为传感器)。测量时，测井设备被下放到地下待测量的目标层段，在提拉或者下放仪器的过程中记录放射出来的粒子的能量与时间信息。在中子活化分析相关测量中，也要对快、慢中子与样本材料发生核反应产生的非弹性伽马、俘获伽马等进行记录，利用其信息反映样本元素组分、含量、结构等信息。如果被探测到的射线粒子在不同能量间隔内被记录下来，这样形成的粒子计数分布通常被称为能谱。如果以不同时间间隔被记录下来，这样形成的粒子计数分布通常被称为时间谱。每一个能量间隔或者时间间隔被成为一个能量道或者时间道。地层信息就从能谱或者时间谱中提取。然而，如果每道中粒子计数不高，就意味着能谱或者时间谱的统计不好，待测量或被提取的信息，如在某一能窗中提取的粒子计数就不准确，从而影响仪器的精度。这样就需要一种降低统计噪声(在某些领域也被称滤波、平滑)的方法来提高仪器测量精度。
技术实现思路
：专利技术目的：本专利技术提供了一种可以有效降低谱数据噪声的数据处理方法，可以对噪声进行有效抑制，同时又能最大限度的保留有效信息不被剔除从而不引入测量偏差。技术方案：一种能量谱和时间谱的降噪方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)对收集的谱数据整理，去除异常点；(2)将所有采样时间点或采样深度点的数据谱存入一个矩阵中，以该矩阵为基础求出本征值和本征向量；(3)求出每个采样数据在其本征向量空间中的投影值；(4)依据设定的条件选取主要的组分数量，重新计算并得到新的谱数据；(5)对新的谱数据依据条件进行判断，如果有效信息没有被去除而且噪声仍然较大，减少(4)中的组分数量重新计算谱数据；如果有效信息被去除，增加(4)中的组分数量并重新计算谱数据。所述的能量谱和时间谱的降噪方法，其特征在于：若采样点的数量没有达到该方法适用的下限，即50个采样点，停止处理或回到步骤(2)继续采集更多谱数据；若采样点有足够多数据，则继续。所述的能量谱和时间谱的降噪方法，其特征在于：所述步骤(2)中，每个采样点的谱数据道址上的数值为矩阵的一行，所有的采样点组成一个以道址为列、以采样点为行的数据矩阵。所述的能量谱和时间谱的降噪方法，其特征在于：将每个采样点的谱数据在本征向量空间展开。所述的能量谱和时间谱的降噪方法，其特征在于：所述步骤(4)中依据设定的条件选取主要的组分数量，具体为以下ab方法中之一：a.选取一个介于最小值——1和最大值——总的组分数量之间的任何一个值；b.为节省计算时间，给定一个组分值，比如80％，确定所使用的组分数量。所述的能量谱和时间谱的降噪方法，其特征在于：所述步骤(5)中的对新的谱数据依据条件进行判断，具体为：利用最小二乘法或者柯尔莫诺夫-斯米尔诺夫检验法的途径判断计算新谱数据与原始谱数据的相似性；相似性差说明有效信息被去除，则适当增加组分数量。附图说明：图1为本方法流程图；图2为使用本方法进行降噪处理的效果图。蓝线是一张原始伽马能谱，红线是通过本方法处理后的能谱。横坐标是代表能量的道址，纵坐标是某一采样点的伽马计数。该方法的优点在于：每个测量数据谱中的统计噪声是不相同的，然而隐藏在数据谱中的信息或多或少的存在于每个谱中。在所有数据点的本征向量空间中，统计噪声则为非主要组分。通过只提取各个数据点在其主要本征向量空间的组分，就可以把噪声相关组分过滤掉，达到去噪和保留有效信息的目的。常规滤波或者平滑方法使用单测量数据点或者局域数据点，没有充分利用所有测量点的数据。具体实施方式：该降噪方法的具体实施方法为：(1)数据处理开始。(2)利用已有的仪器、设备采集多个采样点(深度点或者时间点)的谱数据(能谱或者时间谱或者一个计数或者计数率的分布)。(3)如果采样点的数量没有达到该方法适用的下限，即50个采样点，停止处理或者回到(2)继续采集更多谱数据；如果采样点有足够多数据，向下继续。(4)在采集数据的过程中，仪器设备或许会有一些数据异常情况，例如在某个道址因数据通讯造成的计数异常。处理前需要对每个采样点的谱数据进行品质判断，剔除这些异常点。(5)每个采样点的谱数据道址上的数值为矩阵的一行，这样所有的采样点组成一个以道址为列、以采样点为行的数据矩阵A。(6)使用常规方法求解该矩阵的本征向量和本征值。也可使用变体的方法求解在信号空间和噪声空间的本征向量和本征值，即求解下面的矩阵方程：A·v＝λ·v这里A是数据矩阵，V和λ分别是待求解的本征向量和本征值。(7)按照本征值大小排列本征向量。一般来讲，噪声在每个谱数据中的组分不是主要的，所以排序本征值的效果是将数据在信合和噪声向量空间区分开来。(8)将每个采样点的谱数据在本征向量空间展开。(9)依据谱数据的特点选取主要组分数量，并计算新的谱数据，该谱被视为降噪后的新数据谱。可以选取一个介于最小值(1)和最大值(总的组分数量)之间的任何一个值；为节省计算时间，也可给定一个组分值，比如80％，确定所使用的组分数量。(10)依据算法和某些评判条件来判断降噪后的谱数据是否满足要求？如果仍然含有不可允许的噪声成分，回到步骤(9)中减少主要组分数量重新计算，如果有效信息被剔除，回到步骤(9)中增加主要组分数据重新计算谱数据，直到满足要求。利用最小二乘法或者柯尔莫诺夫-斯米尔诺夫检验法(Kolmogorov–Smirnovtest)或者其它统计方法的途径判断计算新谱数据与原始谱数据的相似性。相似性差说明有效信息被去除，应该适当增加组分数量。(11)降噪处理过程结束。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量谱和时间谱的降噪方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）对收集的谱数据整理，去除异常点；（2）将所有采样时间点或采样深度点的数据谱存入一个矩阵中，以该矩阵为基础求出本征值和本征向量；（3）求出每个采样数据在其本征向量空间中的投影值；（4）依据设定的条件选取主要的组分数量，重新计算并得到新的谱数据；（5）对新的谱数据依据条件进行判断，如果有效信息没有被去除而且噪声仍然较大，减少（4）中的组分数量重新计算谱数据；如果有效信息被去除，增加（4）中的组分数量并重新计算谱数据。

【技术特征摘要】
1.一种能量谱和时间谱的降噪方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）对收集的谱数据整理，去除异常点；（2）将所有采样时间点或采样深度点的数据谱存入一个矩阵中，以该矩阵为基础求出本征值和本征向量；（3）求出每个采样数据在其本征向量空间中的投影值；（4）依据设定的条件选取主要的组分数量，重新计算并得到新的谱数据；（5）对新的谱数据依据条件进行判断，如果有效信息没有被去除而且噪声仍然较大，减少（4）中的组分数量重新计算谱数据；如果有效信息被去除，增加（4）中的组分数量并重新计算谱数据。2.根据权利要求1所述的能量谱和时间谱的降噪方法，其特征在于：若采样点的数量没有达到该方法适用的下限，即50个采样点，停止处理或回到步骤（2）继续采集更多谱数据；若采样点有足够多数据，则继续。3.根据权利要求1所述的能量谱和时间谱的降噪方法，其特征在于：所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志毅，牛法富，
申请(专利权)人：环太平洋高科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA