小波分析在毒品/爆炸物检测中的应用研究

摘要

能量色散X射线分析技术，是一种重要的物质识别方法。它渗透到多学科，涉及探测技术、电子技术、计算机等领域，因其成本低、仪器轻便及多元素快速分析特点，被广泛应用到工业、农业及生物医学等方面。本文的能量色散X射线装置利用普通X光机代替同步辐射光源，用低剂量X射线在小角度范围对毒品/爆炸物进行检测，通过检测能谱信号的特征散射峰来识别待测物质。 本课题来源于国家自然科学基金重点基金：高速X光锥束三维成像与新型散射方法探测毒品/爆炸物的原理及应用研究(编号：10635070)。由于低剂量X射线和探测器的分辨率有限，获得的能谱信号噪声干扰大、基线漂移明显、散射峰变宽及干扰峰与其重叠，使得不能对样品进行有效识别。为此，将具有很多优点的小波技术引入到能谱信号处理上来。在分析了各种小波去噪算法的基础上，提出一种新的小波空间相关性自适应去噪算法，该算法能对能谱信号的噪声进行有效处理；根据小波的多频率分辨特点，将能谱信号分解成不同频率范围的频率分量，采用一种多次“削峰”算法获得信号本底逼近，使得能谱信号的本底连续谱得到有效去除；由于待测物质与其他物质的散射谱相互重叠，本文将二阶样条卷积法用于重叠峰分离，实验结果证明效果不错；最后对去噪、扣除本底、重叠峰分离之后的能谱信号进行寻峰，利用小波奇异性分析，通过寻找小波变换峰上的关键点寻找能谱信号的特征散射峰峰。 将小波分析技术引入到毒品/爆炸物的能谱信号处理中，为能量色散X射线分析物质组成提高了准确度，为进一步研究小波分析技术对能谱信号的处理提供了理论基础和实践指导作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1选题的背景和意义

1.1.1选题的背景

1.1.2选题的意义

1.2国内外相关研究综述

1.3本文工作及组织结构

1.4总结

第2章 小波分析理论基础

2.1时频分析

2.1.1 Fourier变换的时频分析

2.1.2短时傅里叶的时频分析

2.1.3小波变换的时频分析

2.2小波与小波变换

2.2.1连续小波变换

2.2.2离散小波变换

2.2.3常用小波基性质

2.3多分辨分析

2.3.1 小波分解与重构

2.3.2分解和重构算法及其滤波器特性

2.4本章小结

第3章 小波分析用于信号处理

3.1传统去噪算法

3.2基于小波的去噪算法

3.2.1 小波阈值去噪

3.2.2小波模极大值去噪

3.2.3 小波空间的相关性去噪

3.3小波奇异性分析原理

3.4本章小结

第4章 小波分析用于毒品／爆炸物能谱信号处理

4.1能谱信号去噪处理

4.1.1一种新的小波空间相关性自适应去噪算法

4.2能谱信号本底扣除

4.2.1小波基和尺度的选择

4.2.2本底扣除的实现和效果

4.3能谱信号的寻峰

4.3.1 重叠峰的分辨

4.3.2小波变换用于寻峰

4.4本章小结

第5章实验与分析

5.1实验

5.2分析

5.3实验数据的存储

第6章总结与展望

6.1本文的主要结论

6.2本文主要贡献和创新点

6.3需要进一步研究的问题

参考文献

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果

致谢