多道γ能谱分析软件中寻峰算法比较总结.doc

自动寻峰
由于谱结构的复杂和统计涨落的影响,从谱中正确地找到全部存在的峰是比较困难的。尤其是找到位于很高本底上的弱峰,分辨出相互靠得很近的重峰更为困难。
谱分析对寻峰方法的基本要求如下:
(1) 比较高的重峰分辨能力。能确定相互距离很近的峰的峰位。
(2) 能识别弱峰,特别是位于高本底上的弱峰。
(3) 假峰出现的几率要小。
(4) 不仅能计算出峰位的整数道址,还能计算出峰位的精确值,。
很多作者对寻峰方法进行了研究,提出了很多有效的寻峰方法。
目的:
判断有没有峰存在
确定峰位(高斯分布的数学期望),以便把峰位对应的道址,转换成能量
确定峰边界——为计算峰面积服务(峰边界道的确定,直接影响峰面积的计算)
分为两个步骤:谱变换和峰判定
要求:支持手动/自动寻峰,参数输入,同时计算并显示峰半高宽、精确峰位、峰宽等信息,能够区分康普顿边沿和假峰
感兴区内寻峰
人工设置感兴趣大小,然后在感兴区内采用简单方法寻峰
重点研究:对感兴区内的弱峰寻峰、重峰的分解
对于一个单峰区,当峰形在峰位两侧比较对称时,可以由峰的FWHM计算峰区的左、右边界道址。峰区的宽度取为3FWHM,FWHM的值可以根据峰位mp由测量系统的
FWHM刻度公式计算。由于峰形对称,左、。


式中mp是峰位,INT的含义是取整数。
对于存在有低能尾部的峰,其峰形函数描述(参见图)。
,m≥mp-J
,m≤mp-J
式中H为峰高,mp为峰位,是高斯函数的标准偏差,J为接点的道址和峰位之间的距离。在峰位的左侧,有一个接点,其道址为mp-J。在接点的右侧,峰函数是高斯函数。在接点的左侧,峰函数用指数曲线来描述。这时峰区的左、右边界道址为
带有低能尾部的峰函数的图形
全谱自动寻峰
基于核素库法:能量刻度完成后,根据核素库中的能量计算对应的道址,在各个道址附近(左右10道附近)采用简单的寻峰方法(导数法)
方法:
根据仪器选择开发
IF函数法/简单比较法(适于寻找强单峰,速度快)
满足条件: 可认为有峰存在
然后在data i-m至data i+m中找最大值,对应的道值即为峰位
k:找峰阈值,根据高斯分布,一般k取值1—
常用5点、7点极大值法(m取2,3)
判定峰是否有意义
一般,用R=N0 / Nb≥ R0确定峰是否有意义
R为峰谷比, R0为设定值(经验值)
N0为净峰幅度与基底之和
Nb为基底计数
int CMmcaView::pare(int Beginch, int Endch, int m, float k)
高斯乘积函数找峰法(可靠性差,不建议采用)
描述谱峰形状的函数主要是高斯函数则由相邻的数据点定义一个新的函数(第一高斯乘积函数,只与有关):
m是步长(用道表示),是高斯乘积函数的阶数,则Pm(i)称为第m阶高斯乘积函数。找峰的灵敏度与m有关,随m的增加灵敏度提高。
为避免基线参数的影响,最好扣除本底后,再应用高斯乘积函数找峰。
考虑统计涨落的影响,把判断无峰存在的1变为一个“单位带”。即峰的判断为:
峰位的确定:由Pm(i)过1的两点求平均来确定;峰边界的确定:“单位带”下限的两个最端点;半高宽的确定:函数Pm(i)在“1”上的截距;组合峰的确定:在乘积函数的两个峰之间没有处于“带内”的乘积函数值
导数法(一阶、二阶、三阶)
Nm为规范化常数,Cj平滑的变换系数。
3次多项式5点光滑一阶导数公式:(可以采用)
峰位确定:一阶导数值由正变负=0处;峰边界确定:一阶导数由负变正=0处
CalculateDifferential(0, size, m, differ);
for (int j = m; j <= size-m; j++)
{
for(int i=1;i<=m;i++)
{
if(differ[j-i])>0&&differ[j-i]>maxtemp) {maxtemp=differ[j-i]; nmax=j-i;}
if(differ[j+i])<0&&differ[j+i]<mintemp) {mintemp=differ[j+i]; nmin=j+i;}
}
if ((nmin-nmax)>*fwhm && (nmin-nmax)<3*fwhm)
//FWHM参数根据仪器能量分辨率可人工确定,fwhm~20
peakposition[p++]=j+;//保持峰位对应的道址
}
5点光滑二阶导数公式(软件中推荐采用)
//7点二阶导数(5*(countsdata[j-3]+countsdata[j+3])-3*