1 中国人民公安大学侦查学院, 北京 100038
2 上海市公安局物证鉴定中心上海市现场物证重点实验室, 上海 200000
三聚氰胺是豆、 乳类制品中的非法食品添加剂, 曾作为蛋白质的廉价代替物被非法添加进奶粉等食品中, 造成了严重的社会危害, 极大地威胁人民生命财产安全。 目前光谱技术已成为识别和定量检测非法食品添加剂的有效手段, 为质量监管部门提供了可靠的研究方法和鉴定依据。 光谱检测技术的时效性、 无损性和准确性提高了食品中三聚氰胺的检测效率, 促进了精准化、 自动化食品质量检测的发展。 近年来有大量研究围绕着三聚氰胺的光谱检测新技术, 如开发新型增强底物或传感器, 降低三聚氰胺的检测限, 提高检测精度; 开发更加便携的自动化光谱快检设备, 降低检测成本, 提高检测效率。 这些光谱技术各具优势, 但很难形成标准化、 统一化的检测规范, 使得各种光谱检测技术仅仅停留在试验阶段, 无法应用于实战。 另一方面, 随着人工智能与模式识别技术的发展, 光谱数据分析方法在近年来也有着长足的进步, 各种光谱预处理和数据建模方法被不断提出, 大大提高了光谱检测技术的灵敏性和稳定性。 综述了近十年光谱技术(拉曼光谱、 近红外光谱、 荧光光谱、 光谱成像等)在三聚氰胺检测中的应用现状, 总结了不同仪器检测限、 定量范围和样品前处理方法; 分析了各种光谱预处理和光谱数据建模方法在不同光谱数据中的适用性, 归纳出这些方法的优劣与适配的仪器, 并对其应用前景和研究趋势进行了展望。
光谱 检测器 化学计量学 光学数据处理 三聚氰胺检测 Spectrum Detector Chemometrics Optical data processing Melamine detection 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 1999
探究多波段光源对皮下出血类损伤的显现效果，并对陈旧性皮下出血检验时限进行研究。利用多波段光源设备在365 nm、415 nm、450 nm、CSS、490 nm、510 nm、530 nm、555 nm、570 nm、590 nm及610 nm等不同波段光线对皮下出血部位进行照射并比对显现效果，对肉眼不可见的陈旧性皮下出血进行检验。在365 nm波段光源的照射下显现效果相对最为理想，检验对象中从皮下出血表现为肉眼不可见状态开始，最长2周内仍能检出皮下出血印迹。所提检验方法简便、快捷，为相应陈旧性皮下出血类损伤的司法鉴定提供了有效途径和科学依据。
医用光学 法医学 损伤检验 皮下出血 多波段光源 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1817002
1 中国人民公安大学刑事科学技术学院,北京 100038
2 中国人民公安大学刑事科学技术实验教学中心,北京 100038
中性笔油墨是司法鉴定中同一认定的重要物证。为提高油墨检验的准确性,本文利用拉曼光谱法对油墨样本进行无损检测。首先对预处理后的光谱数据进行降维处理,构建偏最小二乘判别分析模型;然后采用受试者工作特征曲线线下面积对预测效果进行验证,提取出36个变量投影重要性最高的特征变量;接着将特征变量作为数据输入到隐藏层神经元数目为13的多层感知器中,最终的训练正确率为87%且无过拟合现象。将变量投影重要性的特征提取与有监督的多层感知器训练相结合,可以有效压缩数据,缩短分析时间。感知器层间的连接权重可通过自主学习进行调节,提高了中性笔油墨分类结果的可信度与正确率。
光谱学 拉曼光谱法 偏最小二乘判别分析 变量投影重要性 多层感知器 激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0130002
1 中国人民公安大学刑事科学技术学院, 北京 100038
2 北京石油化工学院化学工程学院, 北京 102617
为实现水彩笔油墨的准确分类,采用红外光谱法对3种品牌15个系列的60个水彩笔油墨样品进行了检验。经过平滑、校正等预处理后,利用均方根误差得到最佳小波变换压缩次数,以达到降低运算复杂度的目的。通过H?lder指数提取出30个样本特征波数,并将其作为输入变量导入人工神经网络的输入层。分配训练集、验证集和测试集对模型进行训练,最终得到该模型的分类正确率为83.3%。最后绘制了受试者工作特征(ROC)曲线,发现第2类样本的分类正确率高于其他两类样本,实现了对水彩笔油墨种类的模式识别。
红外光谱分析法 水彩笔油墨 人工神经网络 H?lder指数; 模式识别 受试者工作特征(ROC)曲线 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 153005
中国人民公安大学侦查与刑事科学技术学院, 北京 100038
刑事案件现场图作为刑事案件现勘记录的重要组成部分,在法庭科学领域中发挥着重要作用,然而在公安实战中,现场图绘制不规范的情况仍然时有发生。基于此,提出一种基于卷积神经网络的现场图自动分类方法,实现对全国公安机关现场勘验信息系统(简称为现勘系统)中现场图的自动分类核查。首先,利用现勘系统中现场图构建刑事案件现场图数据集,包括64098幅现场图和作为负类的27162张现场照片;然后,在AlexNet的基础上引入Inception结构,提出适用于现场图分类问题的卷积神经网络结构XCTNet;最后,多维度展现XCTNet的性能,并提取出分类错误的图像。实验结果表明:XCTNet在参数量仅为AlexNet的10%的条件下,在测试集上的准确度达到了98.65%,相比较AlexNet提升了3.78个百分点,但对自绘方位示意图的识别精度仍需要进一步提高。
图像处理 计算机视觉 现场图 卷积神经网络 激光与光电子学进展
2020, 57(4): 041009
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所 大气光学重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥230026
3 韩山师范学院 物理与电子工程学院, 潮州 521041
为研制一台探测距离3km、分辨率10μg/m3的大气NO2廓线差分吸收激光雷达, 以NO2的吸收光谱和激光雷达方程为基础, 通过数值仿真分析了回波信噪比与水平和垂直方向上大气中气溶胶、NO2含量的分布、探测距离和几何因子的关系; 搭建探测大气NO2实验系统, 开展了大气NO2浓度实验观测, 获得水平及垂直高度0.4km～3.0km内的NO2浓度实时分布, 探测分辨率可达4.717μg/m3, 系统稳定可靠。结果表明, 采用两台波长为354.7nm、能量不小于100mJ的Nd∶YAG激光器分别抽运两台染料激光器的方式, 并以C450为染料, 可满足差分吸收探测所需的两束波长为λon (448.10nm)和λoff (446.80nm)、能量为8mJ的输出光束。该方法为实用化NO2差分吸收激光雷达光源的设计及应用提供了理论依据及技术支持。
大气光学 差分吸收激光雷达 二氧化氮 波长和能量 atmospheric optics differential absorption lidar NO2 wavelength and energy
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气成分与光学重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥 230026
研制了一套探测低层大气二氧化硫的车载可移动激光雷达系统.该系统选用的差分波长对为300.05 nm和301.50 nm.光源采用两台NdYAG激光器分别泵浦两台窄线宽染料激光器经过倍频来获得.激光经过合束、扩束后与望远镜同轴发射.后向散射信号被近牛顿式望远镜接收后, 通过光电倍增管转换为电信号, 然后被数据采集卡采集, 最后用来反演二氧化硫分布廓线.在淮南地区进行了针对近地面水平探测的外场实验, 结果表明, 在0.8~3.0 km范围内, 当晚二氧化硫浓度在20 μg·m-3上下波动, 气象部门地面仪器结果为18~22 μg·m-3, 实验结果与仪器结果具有可比性.
大气光学 差分吸收激光雷达 光学遥感 二氧化硫 吸收截面 Atmospheric optics Differential absorption lidar Optical remote sensing SO2 Absorption cross section
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
研制了一台利用大气后向散射信号探测NO2浓度廓线的差分吸收激光雷达(DIAL)。用两台Nd∶YAG激光器分别抽运两台染料激光器，获得测量大气NO2浓度所需的波长分别为λon和λoff的两束激光，通过数据反演获得NO2浓度的水平和垂直分布。实验结果表明，淮南大气科学研究院内大气垂直高度0.4~3.0 km范围内的NO2体积分数在0~2.5×10-8范围内波动，水平距离0.4~3.0 km范围内的NO2体积分数在0~3.0×10-8范围内波动。
遥感 大气光学 差分吸收激光雷达 染料激光器
1 海军潜艇学院舱室环境与防化教研室, 山东 青岛 266071
2 中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室, 山东 青岛 266107
3 中国科学技术大学研究生院, 安徽 合肥 230026
4 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学中心, 安徽 合肥 230031
基于CO2的近红外吸收光谱特征,提出了一种可用于CO2排放源监测的光参量振荡(OPO)和 放大(OPA)系统,该系统由输入OPO的激光双种子源、OPO和OPA、带窄线宽激光种子源脉 冲Nd:YAG基频激光器、高精度和频率稳定的双通道波长计等组成,可交替输出1.572 μm的 双波长激光束。系统经初步调试后,泵浦脉冲能量为326 mJ时获得近25%的转换效率,脉冲 能量近80 mJ, 满足地基差分吸收激光雷达测量对流层CO2浓度廓线的需要。
非线性光学 光参量振荡 近红外双波长 差分吸收激光雷达 nonlinear optics optical parametric oscillation near infrared dual-wavelength differential absorption lidar carbon dioxide CO2
1 中国人民公安大学,北京 100038
2 公安部物证鉴定中心,北京 100038
本研文鉴别不同品牌、型号彩色激光打印机打印文件提供一种无损、便捷的检验方法。利用显微激光拉曼光谱仪检验彩色激光打印机打印文件墨迹,对四种颜色墨迹的拉曼光谱图进行比较区分,发现不同品牌、型号彩色激光打印机打印文件的四种颜色墨迹的拉曼光谱不同,因而可以利用显微激光拉曼光谱技术区分不同品牌、型号的彩色激光打印机打印文件。
拉曼光谱技术 彩色激光打印机 墨迹 Raman spectroscopic technique color laser printer ink marks
