便携式防伪拉曼光谱仪的信号处理与系统设计

发布时间：2017-11-10 03:06

  本文关键词：便携式防伪拉曼光谱仪的信号处理与系统设计

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【摘要】：假冒伪劣产品是仅次于贩毒的世界第二大公害。传统的油墨防伪技术如荧光防伪油墨、热敏及压敏油墨等已使用多年,防伪功能基本丧失。拉曼光谱是一种分子散射光谱,反映分子结构和成分信息,对物质具有“指纹”性的鉴定作用。当纳米材料颗粒小到一定尺寸时,具有量子效应,其拉曼光谱随尺寸变化,通过专业手段组合成具有特定拉曼光谱的新材料,难以仿制。同时,拉曼光谱分析技术具有无损、敏感、无需样品制备、时间短等优点。因此,以分析拉曼光谱为前提,在油墨中加入纳米颗粒的新型防伪技术比传统油墨更具防伪优势。本文通过对纳米条码防伪领域的试探性研究,在第一台便携式防伪拉曼光谱仪样机的基础上,围绕拉曼光谱数据自动化分析处理技术进行了深入研究,为智能防伪纳米条码技术的定性分析奠定理论基础,并开发了相应的分析软件用于实际应用。主要研究工作如下：1、研究了基于拉曼光谱的纳米条码技术编码原理,通过改变纳米材料组合来实现条码编码和信息扩容,具有编码方式灵活、信息容量大的优点,充分满足实际商品条码编码的需求。简要描述了课题的总体框架及智能扫描识别系统样机的硬件结构和特点。2、研究了拉曼光谱数据预处理(去噪声、基线校正)技术和谱峰识别技术。对比4种传统滤波方法,实现了一种循环三点零阶Savitzky-Golay滤波法的自动化降噪方法,数值实验表明该方法具有良好去噪效果的同时也保留了谱峰细节信息；对比3种常用的基线校正方法,确定了小窗口滑动平均法的基线校正,无需设置任何参数即可实现基线的自动拟合,估计精度良好；双尺度相关法进行谱峰识别比传统检测方法具有更优的谱峰识别能力,检测时无需对光谱信号进行预处理操作,避免了前期预处理造成的误差。无论是单峰还是重叠峰,当拉曼谱峰信噪比大于等于8时,双尺度相关法识别谱峰的平均正确率高于99.8%。3、基于核心算法开发了界面友好的纳米条码智能识别防伪系统,从系统需求出发细化了系统的技术架构,并分析了系统总体框架、功能模块及核心算法的实现流程,完成数据库和客户端界面设计,通过功能测试验证该系统能正确还原纳米条码信息。
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7;TH744.1

【参考文献】

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1 杨浩;便携式拉曼光谱仪若干关键技术的研究[D];苏州大学;2014年

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本文编号：1164775