Please wait a minute...
 首页  期刊介绍 期刊订阅 联系我们 横山亮次奖 百年刊庆
 
最新录用  |  预出版  |  当期目录  |  过刊浏览  |  阅读排行  |  下载排行  |  引用排行  |  横山亮次奖  |  百年刊庆
清华大学学报(自然科学版)  2017, Vol. 57 Issue (8): 826-831    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2017.22.045
  工程物理 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
基于主成分分析和Mahalanobis距离的异常γ能谱识别
赵日1,2, 刘立业2, 李君利1
1. 清华大学 工程物理系, 北京 100084;
2. 中国辐射防护研究院, 太原 030006
Anomaly gamma spectra detection based on principal component analysis and the Mahalanobis distance
ZHAO Ri1,2, LIU Liye2, LI Junli1
1. Department of Engineering Physics, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. China Institute of Radiation Protection, Taiyuan 030006, China
全文: PDF(1195 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 为了提高货物或人体放射性筛查的可靠性,提出了一种基于主成分分析和Mahalanobis距离的异常γ能谱识别方法。该方法首先对大量不含异常放射性的测量对象产生的正常γ能谱进行主成分分析,提取出其所有主成分,并按从大到小的顺序,选取前若干主成分构成子空间;将正常及待识别γ能谱在此子空间上投影,得到它们的Mahalanobis距离,通过比较这些距离的相对大小实现对异常γ能谱的识别。Monte Carlo模拟实验和实际测试实验表明,在子空间信息量占原始信息比例大于99%时该方法可靠有效。
服务
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章
赵日
刘立业
李君利
关键词 &gamma能谱异常识别人工智能主成分分析Mahalanobis距离    
Abstract:A principal component analysis (PCA) and Mahalanobis distance (MD) based anomaly gamma spectra detection method is developed to improve the reliability of radiation scanning of goods and human bodies. This method first extracts all the principal components (PCs) of large numbers of benign gamma spectra by PCA and selects several largest PCs to form a subspace. The algorithm then projects the benign, unknown gamma spectra to this subspace, calculates their MDs, and completes the anomaly detection by comparing these MDs. Monte Carlo simulations and actual tests show that the method is reliable and effective when the subspace has more than 99% of the original information.
Key wordsgamma spectra    anomaly detection    artificial intelligence    principal component analysis    Mahalanobis distance
收稿日期: 2017-02-23      出版日期: 2017-08-15
ZTFLH:  TL81  
通讯作者: 刘立业,研究员,E-mail:liuliye@cirp.org.cn     E-mail: liuliye@cirp.org.cn
引用本文:   
赵日, 刘立业, 李君利. 基于主成分分析和Mahalanobis距离的异常γ能谱识别[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2017, 57(8): 826-831.
ZHAO Ri, LIU Liye, LI Junli. Anomaly gamma spectra detection based on principal component analysis and the Mahalanobis distance. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2017, 57(8): 826-831.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2017.22.045  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2017/V57/I8/826
  图1 模拟的异常γ能谱形态
  图2 WBC记录到的异常γ能谱形态
  图3 算法流程框架示意图
  图4 道址重新划分前后的γ能谱
  图5 子空间信息含量随维数k 的变化趋势
  图6 主成分PCi 信息含量随i 的变化趋势
  图7 模拟实验中k=2时的识别效果
  图8 d1、d2、d3、d∗ 随子空间维数k 的变化
  图9 道址重新划分前后的WBC的γ能谱
[1] Canberra Industries. Genie 2000 Customization Tools Manual[R]. Meriden, CT:Canberra Industries, 2006:300-310.
[2] Advanced Measurement Technology. GammaVision V6 Users Manual[R]. Oak Ridge, TN:Advanced Measurement Technology, 2006:180-185.
[3] Boardman D, Reinhard M, Flynn A. Principal component analysis of gamma-ray spectra for radiation portal monitors[J]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2012, 59(1):154-161.
[4] Runkle R, Tardiff F, Anderson K, et al. Analysis of spectroscopic radiation portal monitor data using principal components analysis[J]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2006, 53(3):1418-1425.
[5] Dragovic S, Onjia A. Classification of soil samples according to their geographic origin using gamma-ray spectrometry and principal component analysis[J]. Journal of Environmental Radioactivity, 2006, 89:150-158.
[6] Heggemanna T, Welpa G, Amelung W, et al. Proximal gamma-ray spectrometry for site-independent in situ prediction of soil texture on ten heterogeneous fields in Germany using support vector machines[J]. Soil & Tillage Research, 2017, 168:99-109.
[7] Varley A, Tyler A, Smith L, et al. Mapping the spatial distribution and activity of <sup>226</sup>Ra at legacy sites through machine learning interpretation of gamma-ray spectrometry data[J]. Science of the Total Environment, 2016, 545:654-661.
[8] Wang C L, Funk L, Riedel R, et al. Improved neutron-gamma discrimination for a <sup>3</sup>He neutron detector using subspace learning method[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 2017, 853:27-35.
[9] Hata H, Yokoyama K, Ishimori Y, et al. Application of support vector machine to rapid classification of uranium waste drums using low-resolution γ-ray spectra[J]. Applied Radiation and Isotopes, 2015, 104:143-146.
[10] 杨杨. 基于模糊聚类的地层岩性测井识别研究与配套软件研制[D]. 成都:西南石油大学, 2014.YANG Yang. Research and Development of Formation Lithology Logging Identification and Matching Software Based on Fuzzy Clustering[D]. Chengdu:Southwest Petroleum University, 2014. (in Chinese)
[11] 周志华. 机器学习[M]. 北京:清华大学出版社, 2016.ZHOU Zhihua. Machine Learning[M]. Beijing:Tsinghua University Press, 2016. (in Chinese)
[12] Han J, Kamber M, Pei J. Data Mining:Concepts Techniques[M]. Singapore:Elsevier (Singapore) Pte Ltd, 2012.
[1] 王昀, 胡珉, 塔娜, 孙海涛, 郭毅峰, 周武爱, 郭昱, 张皖哲, 冯建华. 大语言模型及其在政务领域的应用[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2024, 64(4): 649-658.
[2] 熊谦, 唐文哲, 王忠静. 雄安新区水资源一体化管理要素分析与体系构建[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(2): 255-263.
[3] 李庆斌, 马睿, 胡昱, 皇甫泽华, 沈益源, 周绍武, 马金刚, 安再展, 郭光文. 大坝智能建造研究进展与发展趋势[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(8): 1252-1269.
[4] 刘天云. 大型填筑工程3D打印技术与应用[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(8): 1281-1291.
[5] 陆思聪, 李春文. 基于场景与话题的聊天型人机会话系统[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(5): 952-958.
[6] 李瑞敏, 王长君. 智能交通管理系统发展趋势[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(3): 509-515.
[7] 杨雅琴, 徐鹏, 吴细水. 基于Fast-MCD的自适应建模探索轨道不平顺劣化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2022, 62(3): 516-522.
[8] 黄忠山, 田凌, 向东, 韦尧中. 基于PCA和SPC-动态神经网络的风电机组齿轮箱油温趋势预测[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2018, 58(6): 539-546.
[9] 路文焕, 曲悦欣, 杨亚龙, 王建荣, 党建武. 无声语音接口中超声图像的混合特征提取[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2017, 57(11): 1159-1162,1169.
[10] 陈宜正, 李君利, 邱睿, 武祯, 康玺. 医用加速器场所中子和感生γ光子剂量当量的计算分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016, 56(12): 1284-1289.
[11] 宋胜利, 杨健. 基于鲁棒主成分分析的SAR舰船检测[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2015, 55(8): 844-848.
[12] 谢旭东,袁兆君,郭伟,张毅. 基于噪点检测与邻域权值内插的彩色人脸图像去噪[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(4): 536-539.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
版权所有 © 《清华大学学报(自然科学版)》编辑部
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发 技术支持:support@magtech.com.cn