本發(fā)明涉及合金檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于pearson相關(guān)系數(shù)的合金牌號(hào)識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
：牌號(hào)識(shí)別，指將被檢測(cè)樣品的實(shí)測(cè)元素含量信息與牌號(hào)庫內(nèi)若干個(gè)牌號(hào)的元素含量范圍信息對(duì)比，推測(cè)出檢測(cè)對(duì)象的牌號(hào)等相關(guān)信息。牌號(hào)識(shí)別是隨著合金檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展逐漸衍生出的一項(xiàng)新功能，該功能極大地方便了合金的識(shí)別和歸類?，F(xiàn)有的牌號(hào)識(shí)別方法種類較少，大體上分如下幾種：(1)按照實(shí)測(cè)元素含量值是否位于牌號(hào)規(guī)定的含量范圍內(nèi)來界定檢測(cè)對(duì)象是否為該牌號(hào)，該方法缺點(diǎn)為，如果某個(gè)元素含量超出該范圍即使超出的并不多也會(huì)影響檢測(cè)對(duì)象的牌號(hào)識(shí)別。(2)改進(jìn)的方法有，將含量范圍做適當(dāng)放大用多個(gè)“范圍”來界定檢測(cè)對(duì)象是否為該牌號(hào)。以上(1)、(2)兩類算法有較強(qiáng)的偶然性、識(shí)別結(jié)果易受檢測(cè)誤差的影響、不易調(diào)試和維護(hù)。(3)基于隸屬度函數(shù)的牌號(hào)識(shí)別算法，根據(jù)不同情況構(gòu)造若干隸屬度函數(shù)，即將實(shí)測(cè)元素含量在范圍內(nèi)的程度量化，該方法有較優(yōu)秀的準(zhǔn)確性和容錯(cuò)性，但參數(shù)的調(diào)整中需考慮不同情況隸屬度函數(shù)間的兼容性，因此不易維護(hù)。牌號(hào)識(shí)別問題還有另外一種形式：僅提供元素含量參考值的牌號(hào)識(shí)別問題。也就是牌號(hào)庫并未提供牌號(hào)的元素含量范圍信息而僅提供元素含量參考值。現(xiàn)有的牌號(hào)識(shí)別方法并不針對(duì)該問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)上述不足，本發(fā)明提供一種基于pearson相關(guān)系數(shù)的合金牌號(hào)識(shí)別方法，將相關(guān)系數(shù)引入到牌號(hào)識(shí)別問題中，解決了傳統(tǒng)算法計(jì)算復(fù)雜、較難維護(hù)等問題，更為突出的是該方法不僅適用于提供元素含量范圍的牌號(hào)識(shí)別問題也適用于僅提供元素含量參考值的牌號(hào)識(shí)別問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于pearson相關(guān)系數(shù)的合金牌號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，具體包括以下步驟：(1)確定匹配元素集；取某合金樣品為待識(shí)別樣品，設(shè)牌號(hào)庫中有n個(gè)牌號(hào)，分別為牌號(hào)1、牌號(hào)2……牌號(hào)n；取每一種牌號(hào)所含有的全部元素，構(gòu)成該牌號(hào)所含有的元素集，最終得到A1、A2……An；取A1、A2……An的并集即得牌號(hào)庫中有含量的元素集A；取牌號(hào)庫中有含量的元素集A和光譜儀能夠識(shí)別的元素集B的交集，得到匹配元素集C；(2)通過光譜儀測(cè)試待識(shí)別樣品元素含量信息，并提取匹配元素集中各元素含量值Xi，進(jìn)而獲得實(shí)測(cè)元素含量向量X，X＝[X1,X2,…,Xn]，其中，n為匹配元素集C中元素的個(gè)數(shù)，i為正整數(shù)，1≤i≤n；(3)從牌號(hào)庫所記錄的元素含量上、下限信息中，提取匹配元素集中各元素在某牌號(hào)中的含量上限Xmaxi值、下限Xmini值；(4)構(gòu)造實(shí)際匹配向量Vreal和理想匹配向量Videal：(4.1)取步驟(3)中獲得的匹配元素集中各元素在某個(gè)牌號(hào)中的含量上限Xmaxi值、下限Xmini值與步驟(2)中獲得的各元素的實(shí)測(cè)元素含量值Xi進(jìn)行比較，計(jì)算各元素的理想元素含量值vi，如式(1)；vi=Xmaxi,(Xi≥Xmaxi)vi=Xmini,(Xi≤Xmini)vi=Xi,(Xmini≤Xi≤Xmaxi)---(1)]]>(4.2)根據(jù)步驟(4.1)得到的各元素的理想元素含量值vi，構(gòu)建理想元素含量向量V，如式(2)：V＝[v1,v2,…,vn](2)(4.3)根據(jù)式(3)和式(4)，將步驟(2)獲得的實(shí)測(cè)元素含量向量X和步驟(4.2)獲得的理想元素含量向量V進(jìn)行合并，得到實(shí)際匹配向量Vreal；將理想元素含量向量V與其自身進(jìn)行合并，得到理想匹配向量Videal：Vreal＝[X,V]′(3)Videal＝[V,V]′(4)(5)計(jì)算實(shí)際匹配向量Vreal和理想匹配向量Videal間的pearson相關(guān)系數(shù)：計(jì)算公式如式(5)：rp=cov(V1,V2)σV1·σV2=E(V1V2)-E(V1)E(V2)E(V12)-E2(V1)E(V22)-E2(V2)---(5)]]>式中：rp為pearson相關(guān)系數(shù)；cov為協(xié)方差；σ為標(biāo)準(zhǔn)差；E為期望；(6)重復(fù)步驟(3)-(5)，直至計(jì)算出牌號(hào)庫中所有牌號(hào)的pearson相關(guān)系數(shù)，再按其數(shù)值由大到小排序，排在第一位的牌號(hào)為待識(shí)別樣品的所屬牌號(hào)。本發(fā)明的有益效果如下：1)借用成熟的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，計(jì)算原理簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)；2)不僅適用于提供元素含量范圍的牌號(hào)識(shí)別問題也適用于僅提供元素含量參考值的牌號(hào)識(shí)別問題；3)該方法運(yùn)算過程簡(jiǎn)單且運(yùn)算結(jié)果為歸一化數(shù)據(jù)，無量綱，其數(shù)值界于-1到1之間，值為1表明該牌號(hào)與該測(cè)量結(jié)果完全吻合，其他情況下數(shù)值越接近1表明匹配程度越高，數(shù)值越接近-1表明匹配程度越低，這就給必要的后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供了方便。而傳統(tǒng)方法中一般是相關(guān)數(shù)值越大(或越小)表明匹配效果越好，而數(shù)值的大小并沒有一個(gè)固定的范圍，后期進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理不易判斷兩個(gè)數(shù)據(jù)間的差別。附圖說明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明；圖1為本發(fā)明的計(jì)算流程圖。具體實(shí)施方式本實(shí)施例取任意合金樣品S作為被檢測(cè)樣品，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)被檢測(cè)樣品S的大致類別選取包含其所屬牌號(hào)的某牌號(hào)庫(如已知S為合金鋼則選合金鋼牌號(hào)庫；如更詳細(xì)地，已知S為合金鋼下屬某專用鋼則選擇該專用鋼牌號(hào)庫)。本實(shí)施例中S為某專用鋼，故所選牌號(hào)庫為該專用鋼牌號(hào)庫，牌號(hào)庫中共有3個(gè)牌號(hào)，分別為P1、P2、P3。(1)確定匹配元素集牌號(hào)庫中有含量的元素集的獲取方法為：①取每一種牌號(hào)所含有的全部元素，構(gòu)成該牌號(hào)所含有的元素集，最終得到A1、A2、A3；②取A1、A2、A3的并集即得牌號(hào)庫中有含量的元素集A，本實(shí)施例中牌號(hào)庫中有含量的元素集A為：13(Al)、14(Si)、15(P)、16(S)、22(Ti)、23(V)、24(Cr)、25(Mn)、26(Fe)、27(Co)、28(Ni)、29(Cu)、40(Zr)、41(Nb)、42(Mo)、46(Pd)、72(Hf)、73(Ta)、74(W)，共19種元素；本實(shí)施例中儀器能夠識(shí)別的元素集B：從22號(hào)元素Ti到92號(hào)元素U，共71種元素；取A和B的交集，得到匹配元素集C：22(Ti)、23(V)、24(Cr)、25(Mn)、26(Fe)、27(Co)、28(Ni)、29(Cu)、40(Zr)、41(Nb)、42(Mo)、46(Pd)、72(Hf)、73(Ta)、74(W)，共15種元素；由于Fe為“余量”元素(牌號(hào)中不對(duì)其含量范圍做明確規(guī)定的一種元素)，牌號(hào)庫中數(shù)據(jù)不足故不對(duì)其做匹配，同理，在檢測(cè)合金鋁或合金銅時(shí)，若數(shù)據(jù)庫資料不全可不對(duì)Al和Cu進(jìn)行匹配。反之，若資料齊全也可以將“余量”元素加入匹配元素集，參與pearson相關(guān)系數(shù)計(jì)算。故本例中，最終的匹配元素集為：22(Ti)、23(V)、24(Cr)、25(Mn)、27(Co)、28(Ni)、29(Cu)、40(Zr)、41(Nb)、42(Mo)、46(Pd)、72(Hf)、73(Ta)、74(W)，共14種元素；(2)通過光譜儀測(cè)試待識(shí)別樣品元素含量信息，并提取匹配元素集中各元素含量值Xi，從而獲得實(shí)測(cè)元素含量向量X，X＝[X1,X2,…,Xn]；其中，n為匹配元素集C中元素的個(gè)數(shù)，i為正整數(shù)，1≤i≤n；(3)從牌號(hào)庫所記錄的元素含量上、下限信息中，提取匹配元素集中各元素在某牌號(hào)中的含量上限Xmaxi值、下限Xmini值；元素含量上、下限信息根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；此時(shí)原始數(shù)據(jù)收集完畢，詳細(xì)信息見表1：(4)構(gòu)造實(shí)際匹配向量Vreal和理想匹配向量Videal：(4.1)取步驟(3)中獲得的匹配元素集中各元素在某個(gè)牌號(hào)(這里先取牌號(hào)P1)中的含量上限Xmaxi值、下限Xmini值與步驟(2)中獲得的各元素的實(shí)測(cè)元素含量值Xi進(jìn)行比較，計(jì)算各元素的理想元素含量值vi，如式(1)；vi=Xmaxi,(Xi≥Xmaxi)vi=Xmini,(Xi≤Xmini)vi=Xi,(Xmini≤Xi≤Xmaxi)---(1)]]>(4.2)根據(jù)步驟(4.1)得到的各元素的理想元素含量值vi，構(gòu)建理想元素含量向量V，如式(2)：V＝[v1,v2,…,vn](2)(4.3)根據(jù)式(3)和式(4)，將步驟(2)獲得的實(shí)測(cè)元素含量向量X和步驟(4.2)獲得的理想元素含量向量V進(jìn)行合并，得到實(shí)際匹配向量Vreal；將理想元素含量向量V與其自身進(jìn)行合并，得到理想匹配向量Videal：Vreal＝[X,V]′(3)Videal＝[V,V]′(4)(5)計(jì)算實(shí)際匹配向量Vreal和理想匹配向量Videal間的pearson相關(guān)系數(shù)：計(jì)算公式如式(5)：rp=cov(V1,V2)σV1·σV2=E(V1V2)-E(V1)E(V2)E(V12)-E2(V1)E(V22)-E2(V2)---(5)]]>式中：rp為pearson相關(guān)系數(shù)；cov為協(xié)方差；σ為標(biāo)準(zhǔn)差；E為期望；(6)重復(fù)步驟(3)-(5)，直至計(jì)算出牌號(hào)庫中所有牌號(hào)的pearson相關(guān)系數(shù)，再按其數(shù)值由大到小排序，顯然被檢測(cè)樣品S的牌號(hào)最有可能為P1、其次為P2、P3，如表2所示：本發(fā)明運(yùn)算過程簡(jiǎn)單且運(yùn)算結(jié)果為歸一化數(shù)據(jù)，無量綱，其數(shù)值界于-1到1之間，值為1表明該牌號(hào)與該測(cè)量結(jié)果完全吻合，其他情況下數(shù)值越接近1表明匹配程度越高，數(shù)值越接近-1表明匹配程度越低，這就給必要的后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供了方便。而傳統(tǒng)方法中一般是相關(guān)數(shù)值越大(或越小)表明匹配效果越好，而數(shù)值的大小并沒有一個(gè)固定的范圍，后期進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理不易判斷兩個(gè)數(shù)據(jù)間的差別。當(dāng)前第1頁1 2 3