便攜式防偽拉曼光譜儀的信號處理與系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、假冒偽劣產(chǎn)品是僅次于販毒的世界第二大公害。傳統(tǒng)的油墨防偽技術(shù)如熒光防偽油墨、熱敏及壓敏油墨等已使用多年，防偽功能基本喪失。拉曼光譜是一種分子散射光譜，反映分子結(jié)構(gòu)和成分信息，對物質(zhì)具有“指紋”性的鑒定作用。當納米材料顆粒小到一定尺寸時，具有量子效應(yīng)，其拉曼光譜隨尺寸變化，通過專業(yè)手段組合成具有特定拉曼光譜的新材料，難以仿制。同時，拉曼光譜分析技術(shù)具有無損、敏感、無需樣品制備、時間短等優(yōu)點。因此，以分析拉曼光譜為前提，在油墨中加入納米顆粒

2、的新型防偽技術(shù)比傳統(tǒng)油墨更具防偽優(yōu)勢。
　　本文通過對納米條碼防偽領(lǐng)域的試探性研究，在第一臺便攜式防偽拉曼光譜儀樣機的基礎(chǔ)上，圍繞拉曼光譜數(shù)據(jù)自動化分析處理技術(shù)進行了深入研究，為智能防偽納米條碼技術(shù)的定性分析奠定理論基礎(chǔ)，并開發(fā)了相應(yīng)的分析軟件用于實際應(yīng)用。主要研究工作如下:
　　1、研究了基于拉曼光譜的納米條碼技術(shù)編碼原理，通過改變納米材料組合來實現(xiàn)條碼編碼和信息擴容，具有編碼方式靈活、信息容量大的優(yōu)點，充分滿足實際商品條

3、碼編碼的需求。簡要描述了課題的總體框架及智能掃描識別系統(tǒng)樣機的硬件結(jié)構(gòu)和特點。
　　2、研究了拉曼光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理（去噪聲、基線校正）技術(shù)和譜峰識別技術(shù)。對比4種傳統(tǒng)濾波方法，實現(xiàn)了一種循環(huán)三點零階Savitzky-Golay濾波法的自動化降噪方法，數(shù)值實驗表明該方法具有良好去噪效果的同時也保留了譜峰細節(jié)信息;對比3種常用的基線校正方法，確定了小窗口滑動平均法的基線校正，無需設(shè)置任何參數(shù)即可實現(xiàn)基線的自動擬合，估計精度良好;雙尺度相

4、關(guān)法進行譜峰識別比傳統(tǒng)檢測方法具有更優(yōu)的譜峰識別能力，檢測時無需對光譜信號進行預(yù)處理操作，避免了前期預(yù)處理造成的誤差。無論是單峰還是重疊峰，當拉曼譜峰信噪比大于等于8時，雙尺度相關(guān)法識別譜峰的平均正確率高于99.8％。
　　3、基于核心算法開發(fā)了界面友好的納米條碼智能識別防偽系統(tǒng)，從系統(tǒng)需求出發(fā)細化了系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)，并分析了系統(tǒng)總體框架、功能模塊及核心算法的實現(xiàn)流程，完成數(shù)據(jù)庫和客戶端界面設(shè)計，通過功能測試驗證該系統(tǒng)能正確還原納米