基于pearson相关系数的合金牌号识别方法

摘要

本发明公开了一种基于pearson相关系数的合金牌号识别方法，该方法为(1)确定匹配元素集；(2)通过光谱仪测试待识别样品元素含量信息，并提取匹配元素集中各元素含量值X_i；(3)提取匹配元素集中各元素在某个牌号中的含量上限X_maxi值、下限X_mini值；(4)构造实际匹配向量V_real和理想匹配向量V_ideal：(5)计算实际匹配向量V_real和理想匹配向量V_ideal间的pearson相关系数；(6)重复步骤(3)‑(5)，直至计算出牌号库中所有牌号的pearson相关系数，相关系数最大的牌号为待识别样品的所属牌号。该方法运算过程简单且运算结果为归一化数据，无量纲，其数值界于‑1到1之间，值为1表明该牌号与该测量结果完全吻合，其他情况下数值越接近1表明匹配程度越高，数值越接近‑1表明匹配程度越低。

主权项

一种基于pearson相关系数的合金牌号识别方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)确定匹配元素集；取某合金样品为待识别样品，设牌号库中有n个牌号，分别为牌号1、牌号2……牌号n；取每一种牌号所含有的全部元素，构成该牌号所含有的元素集，最终得到A1、A2……An；取A1、A2……An的并集即得牌号库中有含量的元素集A；取牌号库中有含量的元素集A和光谱仪能够识别的元素集B的交集，得到匹配元素集C。(2)通过光谱仪测试待识别样品元素含量信息，并提取匹配元素集中各元素含量值X_i，进而获得实测元素含量向量X，X＝[X₁,X₂,…,X_n]，其中，n为匹配元素集C中元素的个数，i为正整数，1≤i≤n。(3)从牌号库所记录的元素含量上、下限信息中，提取匹配元素集中各元素在某牌号中的含量上限X_maxi值、下限X_mini值。(4)构造实际匹配向量V_real和理想匹配向量V_ideal：(4.1)取步骤(3)中获得的匹配元素集中各元素在某个牌号中的含量上限X_maxi值、下限X_mini值与步骤(2)中获得的各元素的实测元素含量值X_i进行比较，计算各元素的理想元素含量值v_i，如式(1)；$\left\{\begin{array}{c}{v}_i=X_{\max i},(X_i\ge X_{\max i})\\ v_i=X_{\min i},(X_i\le X_{\min i})\\ v_i=X_i,(X_{\min i}\le X_i\le X_{\max i})\end{array}\right.---\left(1\right)$(4.2)根据步骤(4.1)得到的各元素的理想元素含量值v_i，构建理想元素含量向量V，如式(2)：V＝[v₁,v₂,…,v_n]   (2)(4.3)根据式(3)和式(4)，将步骤(2)获得的实测元素含量向量X和步骤(4.2)获得的理想元素含量向量V进行合并，得到实际匹配向量V_real；将理想元素含量向量V与其自身进行合并，得到理想匹配向量V_ideal：V_real＝[X,V]′   (3)V_ideal＝[V,V]′   (4)(5)计算实际匹配向量V_real和理想匹配向量V_ideal间的pearson相关系数：计算公式如式(5)：$r_p=\frac{\mathrm{cov}(V_1,V_2)}{{\sigma }_{V_1}·{\sigma }_{V_2}}=\frac{E\left(V_1{V}_2\right)-E\left(V_1\right)E\left(V_2\right)}{\sqrt{E\left(V_1^2\right)-E^2\left(V_1\right)}\sqrt{E\left(V_2^2\right)-E^2\left(V_2\right)}}---\left(5\right)$式中：r_p为pearson相关系数；cov为协方差；σ为标准差；E为期望。(6)重复步骤(3)‑(5)，直至计算出牌号库中所有牌号的pearson相关系数，再按其数值由大到小排序，排在第一位的牌号为待识别样品的所属牌号。