基于图像识别的数字核信号处理和多参数核信息获取方法技术

本发明专利技术涉及一种基于图像识别的数字核信号处理和多参数核信息获取方法。该方法是将由“时间-幅度”表示的数字核信号转化为二维空间序列表示的数字核波形图像，再利用数字图像处理方法对核信号进行处理，以实现在同一次核测量的同一通道中同时获取多参数核信息数据的目标。本发明专利技术可在不改变核信号波形形状的前提下提高信号的信噪比；同时准确提取脉冲高度、脉冲宽度等参数；为在同一次核测量同一通道中同时获取辐射粒子种类、能量、时间等核信息提供实现途径。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多参数核信息获取技术，特别涉及一种基于图像识别的数字核信号处理和多参数核信息获取的方法。
技术介绍
二十世纪七十年代中，荷兰菲利浦实验室的H. KOENAN等人首先提出了在核能谱测量中采用数字滤波器进行核信号处理的思想。设计了横向数字滤波器，将核信号成形为梯形脉冲，并且建立了一套基于横向数字化滤波器的X射线能谱测量系统。在当时的器件 水平下构成的数字化能谱测量系统无论在结构和性能方面都没能超越模拟式能谱测量系统，因此数字化核仪器的理论和实现在那一时期并没有引起更多人的关注。直到二十世纪八十年代末九十年代初，随着大规模集成电路技术和计算机科学的飞跃进步，数字化IC器件步入了飞速前进的时期，对数字化核仪器的研究也逐渐成为热点；自此，该领域主要研究方向之一是数字化核信号处理原理和方法。意大利Politecnico实验室先后发表了多延迟线成形技术的数字化实现方法、数字化基线恢复算法、用状态空间法对模拟线路实现数字极零识别和补偿、考虑Ι/f噪声的最优化滤波器的算法等，但他们的研究思路是将传统多道分析器中由硬件完成的功能软件化。美国XIA(X — ray Instrumentation Associates)公司从2000年以来推出了一系列数字化X射线、低能Y射线谱仪(X射线与谱仪是平行关系吗)，包括CAMAC插件式(DXP — 2X型)和便携式(Micro DXP型)能谱测量仪。同期，ORTEC公司和CANNBERRA公司也研制出了性能相似的数字化谱仪产品。这些谱仪产品大都着眼于解决核能谱的全数字化获取，从核能谱产品的组成和结构中可以看出全数字化能谱仪比模拟式多道分析器功能更灵活、结构更简洁、性能更优越。但是这些产品中都是依据已有的核信号处理理论，利用数字信号处理技术先将数字化核信号成形为一定宽度的梯形或高斯型以提高信号信噪比，再获取高精度脉冲幅度和高分辨率核能谱。然而，探测器输出的核信号除了携带能量信息外还携带着时间信息和粒子种类信息等，而在对数字核信号进行梯形成形的过程中就将原始核信号形状信息丢失了，因此这类产品只能完成核能谱获取任务。2001年,美国Argonne国家实验室联合美国多所大学和科研机构,组成了“核结构物理中的数字电子学”工作组，计划设计和建立一套用于核结构物理研究的通用数字信号处理系统，这套系统能够满足低能核物理的绝大多数应用，如Y-Ray示踪探测器、半导体探测器、闪烁探测器、快时间探测器(快塑料闪烁体、BaF2)、电离室等，可以实现能量、时间、粒子鉴别、一维位置、三维定位和粒子径迹等不同参数的测量。这套系统设计了 40通道的模数变换器(ADC)，采用不同通道来实现不同测量任务，但仍然不能实现同一通道中同时获取多种核信息的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的正是针对现有技术中数字核信号处理方法无法通过同一通道同时获取多种核信息的缺陷和不足，提出一种基于数字图像识别的数字核信号处理和多参数核信息的获取方法。该方法是将由“时间-幅度”序列表示的数字核信号转化为二维空间序列表示的灰度数字图像，再利用数字图像处理方法对核信号进行处理，以实现在同一次核测量的同一通道中同时获取多参数核信息数据的目标。本专利技术可以在不改变核波形形状的前提下提高信号的信噪比，并准确提取脉冲高度、脉冲宽度、到达时刻等参数；为同时获取辐射粒子种类、能量、时间等核信息提供可能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术措施构成的技术方案来实现的。本专利技术一种基于数字图像识别的数字核信号处理和多参数核信息的获取方法，包括以下具体步骤(I)数字核信号波形图像化将核探测器系统和核波形数字化系统获取的数字核信号波形转换为像素大小可调的灰度数字图像信号； (2)数字核信号波形空域平滑滤波选定mXn滤波器掩膜，用传统的数字图像低通滤波方法对步骤(I)中获取的数字核信号波形图像进行处理，使波形图像更平滑，以增强其真实波形形状信息；(3)建立数字核信号波形图像模板对步骤(2)处理后的平滑数字核信号波形图像，根据传统数字图像骨架提取原理实现对数字核信号波形图像的模板建立；(4)数字核信号波形模板图像参数的提取对步骤(3)建立的数字核信号波形模板图进行由图像到“时间-幅度”信号的变换(ISC, Image to Signal Convert),然后完成对所述模板图像参数的提取；(5)多参数核信息提取根据步骤(4)中提取得到的模板参数，可得到数字核信号幅度对应的能量信息、信号波形形状对应的辐射种类信息、以及核辐射发生时刻和先后发生的相邻核事件时间间隔信息，即完成多参数核信息的提取。本专利技术步骤(I)所述将数字核信号波形转换为像素大小可调的灰度数字图像信号，采用以下(I)式方程实现，该方程可反映出数字核信号波形图像像素的位置与原信号的时间和幅度的对应转换关系,、 t) —Λ{β τ- Δ ). -*■!( T ~r 2 Af), + ^Af). * + Διν).} 1 Λ,..hit)= ―1---^x/ -fl( I )R — π {^4{ ). *- ( — Δ ). Α.{ — 2Δ/). Λ—~ Διγ). J '其中Aw(w-l) ^ t ^ Δ w*w(I)式中t表示核信号时间一幅度波形中的时间值，A (t)表示数字核信号t时刻的幅度值，Aw=[t/w]+l代表的是每列像素的需要的信号数据量，At表示模数转换器采样的时间间隔，h (t)表示时间为t的信号所在的行数，[t/w]为取t/w的下整数，R表示整幅波形图像高度的尺寸，取R彡h，将由A(t)表示的数字核信号转化为一副高h像素，宽w像素的图像。本专利技术步骤(2)所述数字图像低通滤波方法，是在尺寸为MXN的图像f上，用大小为选定的mXn的滤波器掩模ω进行卷积计算，利用所述滤波掩膜的卷积方程由以下(2)式给出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数字图像识别的数字核信号处理和多参数核信息获取方法，其特征在于包括以下具体步骤：（1）数字核信号波形图像化将核探测器系统和波形数字化系统获取的数字核信号波形转换为像素大小可调的灰度数字图像信号；（2）数字核信号波形图像空域平滑滤波选定m×n滤波器掩膜，用传统的数字图像低通滤波方法对步骤（1）中获取的数字核信号波形图像进行处理，使波形图像更平滑，以增强其真实波形形状信息；（3）建立数字核信号波形图像模板对步骤（2）处理后的平滑数字核信号波形图像，根据传统数字图像骨架提取原理实现对所述数字核信号波形图像的模板建立；（4）数字核信号波形模板图像参数提取对步骤（3）建立的数字核信号波形模板图进行由图像到“时间？幅度”信号的变换，然后完成对所述模板图像参数的提取；（5）多参数核信息提取由步骤（4）中提取得到的模板参数，得到数字核信号幅度对应的能量信息、信号波形形状对应的辐射种类信息、以及核辐射发生时刻和先后发生的相邻核事件时间间隔信息，即完成多参数核信息提取。

【技术特征摘要】
1.一种基于数字图像识别的数字核信号处理和多参数核信息获取方法，其特征在于包括以下具体步骤 (1)数字核信号波形图像化 将核探测器系统和波形数字化系统获取的数字核信号波形转换为像素大小可调的灰度数字图像信号； (2)数字核信号波形图像空域平滑滤波 选定mXn滤波器掩膜，用传统的数字图像低通滤波方法对步骤(I)中获取的数字核信号波形图像进行处理，使波形图像更平滑，以增强其真实波形形状信息； (3)建立数字核信号波形图像模板 对步骤(2)处理后的平滑数字核信号波形图像，根据传统数字图像骨架提取原理实现对所述数字核信号波形图像的模板建立； (4)数字核信号波形模板图像参数提取 对步骤(3)建立的数字核信号波形模板图进行由图像到“时间-幅度”信号的变换，然后完成对所述模板图像参数的提取； (5)多参数核信息提取 由步骤(4)中提取得到的模板参数，得到数字核信号幅度对应的能量信息、信号波形形状对应的辐射种类信息、以及核辐射发生时刻和先后发生的相邻核事件时间间隔信息，即完成多参数核信息提取。2.根据权利要求I所述的基于数字图像识别的数字核信号处理和多参数核信息获取方法，其特征在于步骤(I)所述将数字核信号波形转换为像素大小可调的灰度数字图像信号，采用以下公式(I)实现，该公式反映出数字核信号波形图像像素的位置与原信号的时间和幅度的对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张软玉，王鹏，万东阳，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：