基于奇異譜分析的γ能譜降噪算法

趙思文，吳 怡，王崇杰

(遼寧師范大學(xué) 物理與電子技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116029)

γ能譜分析是放射性核素分析及核材料類型識(shí)別的重要技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、核武器核查、宇宙探測以及核安全保障等領(lǐng)域[1-6].然而，γ能譜中存在的噪聲給γ能譜分析與識(shí)別帶來較大困難，甚至導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果(特別是對于低水平放射性分析和差異甚微的核材料識(shí)別[2-4]).因此，降噪處理是γ能譜分析與識(shí)別過程中重要的技術(shù)環(huán)節(jié).

傳統(tǒng)的γ能譜降噪方法主要有道址域的曲線擬合移動(dòng)平滑法和頻域的濾波法[7-8].移動(dòng)平滑法容易引起譜線變形、失真，甚至畸變[8].頻域?yàn)V波法是目前較常用的γ能譜降噪方法，其中主要有基于快速傅里葉變換(Fast Fourier transform，F(xiàn)FT)和小波變換(Wavelet transform，WT)的線性濾波法[8-9].γ能譜噪聲的頻譜通常是全域的，與γ能譜成分的頻譜嚴(yán)重重疊，傳統(tǒng)的頻域?yàn)V波法難以對噪聲和譜成分進(jìn)行有效分離.因此，常常存在降噪不充分或降噪過度的現(xiàn)象.另外，除加性噪聲外，γ能譜還含有乘性噪聲，而傳統(tǒng)的降噪方法往往忽視γ能譜的乘性噪聲[9]，導(dǎo)致降噪效果不理想.

奇異譜分析(Singular spectrum analysis，SSA)是在奇異值分解理論基礎(chǔ)上興起的獨(dú)立于信號模型的無參量頻譜估計(jì)技術(shù)[10]，已成功應(yīng)用于信號的降噪處理[11-12].該技術(shù)具有不受噪聲頻譜分布影響和自適應(yīng)降噪的特點(diǎn)[12].本文首先提出了基于SSA的γ能譜降噪方法，并介紹了降噪的基本原理與具體算法.其次，通過分析γ能譜的奇異譜特征，對軌跡矩陣嵌入維數(shù)和重構(gòu)……