1 中国人民公安大学侦查学院，北京 100038
2 公安部物证鉴定中心，北京 100038
3 清华大学低维量子物理国家重点实验室，北京 100038
胶带是犯罪现场常见的作案工具，胶带上留有的指印等物证有重要意义，然而现场发现的胶带通常会相互重叠粘连或者粘附在其他客体上，因此胶带粘面上指印的无损提取一直是刑事技术领域的难题之一。基于此，提出了一种基于光学相干层析（OCT）技术显现胶带粘面潜在指印和分离多层胶带重叠指印的方法。采用自主搭建的频域OCT系统对3种情形下隐藏在胶带粘面的潜在指印进行检测，通过可视化处理获取指印的二维截面图像、en face横截面图像、三维渲染图像并分析其产生机理。结果表明，OCT技术不但可以实现对单层胶带粘面上潜在指印的快速无损显现，而且可对多层胶带上重叠指印进行分离，同时能够消除多色背景图案的干扰，指印细节特征的质量清晰、数量充足。通过3D渲染可以观察到汗孔等三级特征的分布信息，为指印显现提供了新的技术和方法。
成像系统 光学相干层析技术 指印显现 胶带粘面 潜在指印 重叠指印 无损检验 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0611002
1 南京林业大学机械电子工程学院, 江苏 南京 210037
2 南京财经大学食品科学与工程学院, 江苏 南京 210023
3 江苏省粮油质量监测中心, 江苏 南京 210031
基于近红外漫透射光谱分析技术, 设计了便携式面粉品质安全检测仪, 该检测仪主要包括光谱采集模块、 光源控制模块、 处理与显示模块以及电源模块。 其中漫透射检测附件不仅可以实现光谱补偿功能, 还可以有效避免外界杂散光的干扰, 设计了控制光源开关的电路, 通过实验确定样品的最佳厚度。 选用树莓派4B作为核心处理器, 选用可充电锂电池供电, 仪器可持续供电2 h, 仪器大小为250 mm×170 mm×300 mm。 以去除麸皮后由小麦磨成的面粉为研究对象, 总共180份样品, 每份样品再分三份, 分别为黄色、 红色和蓝色。 对所有的红色样品使用波长为9001 870 nm的近红外漫透射光谱进行光谱信息采集并记录, 对所有的黄色样品进行湿度值的测量并记录, 对所有的蓝色样品进行DON含量的测量并记录, 三种样品需要同时进行测量。 利用箱线图剔除光谱两端的噪声和一个异常样本, 最终选取1 048~1 747 nm波段光谱进行建模。 利用多元散射校正(MSC)、 S-G卷积平滑和标准正态变换(SNV)对原始光谱数据进行预处理, 分别建立了面粉湿度的偏最小二乘回归预测模型和DON含量超标与否的PCA-逻辑回归分类模型。 所建湿度的最优PLSR预测模型的建模集和预测集相关系数分别为0.883和0.853, 均方根误差分别为0.382%和0.286%, 残差预测偏差RPD为2.5; 所建DON含量超标与否的PCA-逻辑回归分类模型的预测集ROC曲线下的AUC值为0.927, 混淆矩阵显示未超标样本的预测准确率为96%, 超标样本的预测准确率为89%。 基于PyQt5设计GUI界面, 运用Python语言编写了面粉品质实时检测系统, 该检测软件可以实现PLSR、 PCA-逻辑回归模型的训练、 保存和加载。 利用外部验证集试验验证了便携式面粉多品质检测仪的精确性和稳定性。 结果显示面粉湿度的外部验证集相关系数和均方根误差为0.876和0.21%, 最大相对误差为2.89%。 面粉DON含量超标与否的识别准确率为90%, 表明该仪器可以对面粉的湿度和DON含量超标与否进行无损检测分析。
面粉 近红外光谱 品质 便携式 无损检测 呕吐毒素 Flour Near infrared spectrum Quality Protable Nondestructive examination DON 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1235
1 上海电机学院机械学院，上海 201306
2 上海电力大学，上海 201306
基于计算机视觉的图像识别和处理技术迅速发展，因此，X射线焊缝图像智能化评片已成为无损X射线检测的研究热点之一。快速准确识别焊缝内部小目标缺陷是智能评片的一个难点，鉴于此，本文提出了一种基于YOLOv5-Tiny的轻量型焊缝缺陷识别方法。首先，在Backbone部分加入注意力机制SELayer，使模型实现持续的性能提升；然后，用GhostBottleneck模块替换Head层中的C3模块，保留边缘信息；最后，去除用于检测大物体的13×13特征层，并将多数普通卷积替换成深度可分离卷积，加快模型的训练与预测。模型分别采用DIoU与CIoU两种损失函数进行训练。实验结果表明：与YOLOv5s模型相比，YOLOv5-Tiny模型的参数量减少了33.6%，处理速度提升了17.5%，预测权重减小了32.8%，更好地实现嵌入式使用，模型的平均精度均值得到提升。
测量 无损检测 YOLOv5 缺陷识别 轻量型模型 中国激光
2022, 49(21): 2104005
1 赣南师范大学生命科学学院, 江西 赣州 341000
2 赣州海关, 江西 赣州 341000
3 国家脐橙工程技术研究中心, 江西 赣州 341000
基于树叶样本的柑橘黄龙病近红外快速诊断技术已经被证明可行, 但目前的研究尚局限于以树叶为光谱采集部位。 树皮韧皮部作为病菌及特异性营养组分运送的主干道, 在黄龙病的病理机制、 病程发展中占据重要地位, 能够在疾病的早期阶段提供特异信息, 有助于疾病的早期诊断。 为了探索以树皮为样本建立黄龙病近红外检测技术的可行性, 分析不同采样部位对黄龙病近红外预测模型的影响, 设计了树叶、 树皮和综合（树叶+树皮）三种采样方案。 通过与标准正态分布法（standard normal distribution, SNV）、 多元散射校正法（multiple scattering correction method, MSC）、 一阶导数法（first derivative）和二阶导数法（second derivative）对比, 发现归一化法（normalization）对树皮光谱数据的处理效果最好。 分别采用偏最小二乘回归法（partial least squares regression, PLSR）和主成分回归法（principal component regression method, PCR）建立柑橘黄龙病预测模型, 发现预测集均方根误差（root mean square error of prediction, RMSEP）都在10-5量级, 并且树叶预测集均方根误差最小（RMSEP of leaves, 1.690 9×10-5）, 树皮均方根误差其次（RMSEP of barks, 1.889 0×10-5）, 综合均方根误差（RMSEP of composite samples, 2.567 6×10-5）最大; 预测集决定系数（the determination coefficient, r2）都在0.9以上, 并且树叶样本所建模型的决定系数最小（the determination coefficient of leaves, r2L, 0.939 6）, 树皮其次（the determination coefficient of barks; r2B, 0.941 5）, 综合样本所建模型的决定系数最大（the determination coefficient of composite samples; r2C, 0.960 3）, 说明三种采样方案所建立的模型都有很好的精度和预测能力, 以树叶为样本所得模型精度虽然最高, 但预测能力最弱, 而综合采样方案所得模型预测能力虽然最强, 但模型精度最低, 只有以树皮为样本所得模型的精度（RMSEPB=1.889 0×10-5）、 预测能力（r2B=0.941 5）都能保持在良好水平。 通过对比分析树叶、 树皮的原始光谱、 模型效果, 探讨了以树皮为样本建立柑橘黄龙病近红外快速检测技术的可行性, 为近红外光谱技术在黄龙病诊断方面的应用提供新的思路。
采样部位 脐橙 黄龙病 近红外光谱模型 无损检测 Sampling position Navel orange Huanglongbing Near infrared models Nondestructive examination 光谱学与光谱分析
2020, 40(8): 2605
1 华南农业大学电子工程学院, 广东 广州 510642
2 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室, 广东 广州 510642
3 国家柑橘产业技术体系机械研究室, 广东 广州 510642
4 华南农业大学工程学院, 广东 广州 510642
应用可见/近红外光谱技术、 小波变换（WT）和连续投影算法（SPA）, 对火龙果总酸含量(TA)进行精确、 快速的无损检测, 为火龙果内部品质无损检测提供科学依据。 利用Maya2000光纤光谱仪采集380～1 099 nm范围的火龙果漫反射光谱数据, 通过WT消噪、 SPA优选波长和偏最小二乘回归（PLSR）分析方法, 建立了火龙果总酸的定量预测模型。 试验结果表明： 经过WT消噪联合SPA优选波长压缩光谱变量后建立的WT-SPA-PLSR模型, 预测精度都高于全谱PLSR模型。 由全部样本的原始光谱变量作为输入变量建立PLSR模型的预测相关系数（Rp）为0.851 394, 预测均方根误差（RMSEP）为0.086 848； 全部样本的原始光谱数据使用dbN（N=2, 3, …, 10）小波进行分解消噪, 其中消噪效果最优的是db4小波2层分解（db4-2）, WT-PLSR模型的Rp为0.915 635, RMSEP为0.066 752, 小波变换消噪后的光谱预测模型精度明显提高； 原始光谱经过db10-3小波消噪联合SPA算法, 从570个光谱变量中优选出530, 545, 604, 626, 648, 676, 685, 695, 730, 897, 972, 1 016 nm共12个变量作为输入变量, 建立WT-SPA-PLSR预测模型, 模型的RP为0.882 83, RMSEP为0.077 39。 SPA算法适合火龙果TA模型的光谱变量选择, 能够有效提取与总酸相关度高的波长变量, 增加了预测模型的精度和稳定性。 研究结果表明小波变换技术联合连续投影算法的漫反射近红外光谱无损检测火龙果总酸含量具有可行性。
可见/近红外光谱技术 无损检测 小波变换（WT） 连续投影算法(SPA) 火龙果 总酸(TA) Visible/near-infrared spectrometry Nondestructive examination Wavelet transform (WT) Successive projections algorithm (SPA) Pitaya Total acid content (TA) 光谱学与光谱分析
2016, 36(5): 1345
1 厦门理工学院材料科学与工程学院 福建省功能材料及应用重点实验室, 福建 厦门 361024
2 中国科学院 城市环境研究所, 福建 厦门 361021
3 辽宁师范大学 化学与化工学院, 辽宁 大连 116029
为了实现超声探伤和应力发光探伤二者结合, 研究了SrAl2O4∶Eu,Dy(SAOED)/硅橡胶在超声振动下的应力发光性质。薄膜的微观结构表明, SrAl2O4∶Eu, Dy应力发光颗粒被高弹性的硅胶包裹。当超声波作用到薄膜表面时, 超声振动可以促使应力发光颗粒周围的硅橡胶发生各种形变, 从而使被包裹的应力发光颗粒发生有效形变, 产生高效的应力发光。薄膜厚度以及超声频率对SAOED发光薄膜的应力发光有明显的影响。薄膜的超声应力发光强度随着薄膜厚度的增加先增大, 当薄膜的厚度为1 mm时达到最大, 之后随着薄膜厚度的增加而降低。薄膜的超声应力发光强度与超声频率大小成正比, 即使最低频率仅为500 Hz时仍能检测到信号, 说明SrAl2O4∶Eu, Dy/硅橡胶发光薄膜是一种很有应用前途的无损检测传感器。
Dy/Si橡胶应力发光薄膜 超声应力发光 无损检测传感器 SrAl2O4∶Eu SrAl2O4∶Eu Dy/Si rubber film ultrasound induced mechanoluminescence nondestructive examination sensors
南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室, 江苏 南京 210016
基于频率波数域过滤的波场分离方法场常被用来从波场数据中提取反射波的波场，但由于检测误差的存在，该方法获得的反射波波场中噪声较多。利用高分辨率的激光超声检测，实现了铝板中超声导波波场的可视化，并将波场中相邻信号时间匹配后做差以弱化入射波，而后使用频率波数域过滤的方法对入射波进行深度过滤，对反射波波场进行有效提取。实验结果表明，利用该手段进行二次过滤提取的反射波波场轮廓清晰，所含噪声少。
激光技术 超声 波场可视化 频率波数域 无损检测
首都师范大学物理系,北京市太赫兹波谱与成像重点实验室,太赫兹光电子学省部共建教育部重点实验室, 北京 100048
介绍了一套垂直反射式太赫兹光谱系统, 系统的结构经过精心设计, 可以直接对液态样品进行探测。利用这一系统对不同浓度的农药液体样品进行了探测, 得到了不同浓度下农药溶液的太赫兹反射光谱。通过对比各个浓度的反射谱, 讨论了浓度与反射谱强度的关系。得到一种利用反射式太赫兹光谱系统测量溶液中农药浓度的方法。该方法可以应用于环境污染监控以及生产质量控制, 实现无损、快速的检测。
光谱学 太赫兹 无损检测 农药残留
