用于物品查验的拉曼光谱检测方法技术

本发明专利技术公开了一种用于物品查验的拉曼光谱检测方法，包括以下步骤：拉曼光谱采集步骤：采集待检物品的拉曼光谱；和比对和判定步骤：将采集的待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱作比对，以判定待检物品是否与标准物品匹配。所述比对和判定步骤包括：采用支持向量机对待检物品的拉曼光谱进行分类，以实现待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱的比对。

【技术实现步骤摘要】
用于物品查验的拉曼光谱检测方法
本专利技术涉及拉曼光谱检测领域，特别地，涉及用于物品查验的拉曼光谱检测方法，尤其涉及用于出入境特殊物品快速查验的拉曼光谱检测方法。
技术介绍
拉曼光谱是一种分子振动光谱，它可以反映分子的指纹特征，可用于对物质的检测。拉曼光谱检测通过检测待测物对于激发光的拉曼散射效应所产生的拉曼光谱来检测和识别物质。拉曼光谱检测方法已经广泛应用于液体安检、珠宝检测、爆炸物检测、毒品检测、药品检测、农药残留检测等领域。现有的针对出入境特殊物品的现场检测，主要采用现场高清摄像装置的实时监控与监督作用，现场查验人员开箱检测，比对货物信息与申报单信息是否一致，若货物信息一致，则认为货物可放行。然而，上述方法主要存在以下缺点：(1)现场查验人员工作量大。开箱核对审批单与标签信息是否一致需要现场查验工作人员逐一核对标签信息，人工比对复杂的货物品名、规格、性状及数量等多种信息(大部分为英语等非中文语种信息)是否一致。(2)查验漏洞明显。核对标签信息的查验方式无法验证货物标签信息与实际内容物是否一致，无法有效识别采用低风险或非特殊物品包装储存或运输高风险特殊物品的情况。
技术实现思路
为了解决上述缺点中的至少一个方面，提出了本专利技术。本专利技术的目的是提供一种用于物品查验的拉曼光谱检测方法，尤其涉及用于出入境特殊物品快速查验的拉曼光谱检测方法，其能够增强物品现场查验的准确性，并且可以通过一次检测实现多重信息的同时匹配查验，加快物品的现场查验效率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案通过以下方式来实现：根据本专利技术的一个方面，提供一种用于物品查验的拉曼光谱检测方法，包括以下步骤：拉曼光谱采集步骤：采集待检物品的拉曼光谱；和比对和判定步骤：将采集的待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱作比对，以判定待检物品是否与标准物品匹配，其特征在于，所述比对和判定步骤包括：采用支持向量机对待检物品的拉曼光谱进行分类，以实现待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱的比对。根据一些实施例，所述采用支持向量机对待检物品的拉曼光谱进行分类的步骤包括：建立分类器步骤：选取训练样本，对训练样本进行测量以得到训练样本的拉曼光谱，对训练样本的拉曼光谱进行稀疏变换，然后采用支持向量机算法建立分类器；和分类步骤：采用建立的分类器，对待检物品的拉曼光谱进行分类。根据一些实施例，所述稀疏变换包括如下步骤：获取训练样本的拉曼光谱信息y的主成分M；利用公式y＝Mc对训练样本的拉曼光谱信息y进行稀疏表示，得到一系列的稀疏表示的矢量ci；和利用下列目标函数计算出对拉曼光谱信息y进行稀疏表示的目标矢量c：其中，矢量c中的非零元素个数固定为k，N为矢量c的长度，k≤N，i为矢量c的序号。根据一些实施例，所述比对和判定步骤还包括：对待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱进行相似性度量；当相似性度量的结果大于预设的阈值时，判定待测物品与标准物品匹配；当相似性度量的结果等于或低于预设的阈值时，采用支持向量机对待检物品的拉曼光谱进行分类，以实现待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱的比对。根据一些实施例，所述的对待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱进行相似性度量包括：计算待检物品的拉曼光谱的特征向量与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱的特征向量的相关系数，将计算出的相关系数作为相似性度量的结果。根据一些实施例，所述拉曼光谱检测方法还包括如下步骤：建立标准数据库步骤：先后采集标准物品的表面包装和实际内容物的拉曼光谱，以形成包含标准物品的表面成分的拉曼光谱和实际内容物的成分的拉曼光谱的标准数据库。根据一些实施例，所述拉曼光谱采集步骤包括：对待检物品进行表面和内部扫描，以采集待检物品的表面成分的拉曼光谱和实际内容物的成分的拉曼光谱；所述对待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱进行相似性度量的步骤包括：分别对待检物品的表面成分的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的表面成分的拉曼光谱以及待检物品的实际内容物的成分的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的实际内容物的成分的拉曼光谱进行相似性度量；并且所述相似性度量的结果大于预设的阈值仅包括两个相似性度量的结果均大于预设的阈值的情形。根据一些实施例，所述建立标准数据库步骤还包括：采集标准物品的品名、来源公司、规格大小和图片信息，并将这些信息存入标准数据库中。根据本专利技术的另一方面，还提供一种电子设备，包括：存储器，用于存储可执行指令；以及处理器，用于执行存储器中存储的可执行指令，以执行上述方面或实施例中任一项所述的方法。根据本专利技术实施例的检测方法免去了现场查验人员逐一比对待检物品的多项信息的过程，加快了现场查验速度；同时采用特征信息匹配的识别方法，提高了现场查验的准确度。附图说明图1示出了根据本专利技术实施例的用于出入境特殊物品查验的检测方法的流程图；图2为支持向量机原理的示意图；图3示出了建立支持向量机分类器的流程图；图4示出了根据本专利技术实施例的采用改进支持向量机的检测方法的流程图；和图5示出了用于执行根据本专利技术实施例的检测方法的电子设备的示例硬件布置的框图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。在本文中，为了描述方便，使用“第一、第二”、“A、B、C”或“S1/S10、S2/S20”等表述描述方法的步骤，但是，除非有特别说明，这样的表述不应理解为对步骤执行顺序的限制。在下文中，主要以出入境特殊物品为例对本专利技术的技术构思进行详细说明，一般地，出入境特殊物品指微生物、人体组织、人类遗传资源、生物制品、血液、血液制品等。由于检验检疫查验现场特殊物品种类繁多、货源多样、包装复杂，同时很多特殊物品具有样品量少、肉眼难以观察、成分不明的特点；另外，特殊物品的流通相比于一般货物，其运输难度和潜在风险更大；对于现场查验，很多特殊物品如微生物、血液等生物制剂均无法实现查验现场的开封检测。这些原因共同决定了出入境特殊物品的检测成为检验检疫查验工作难点。而采用根据本专利技术实施例的用于物品查验的拉曼光谱检测方法，可以对出入境特殊物品进行快速查验，同时还能提高现场查验的准确度。根据本专利技术的实施例，首先需要建立一个比较完备的出入境特殊物品的整体拉曼谱图信息库，该信息库可以称为标准数据库。然后，在现场查验过程中，根据货物单上表明的物品名，选择已存在于标准数据库中的标准物品，之后对待检物品进行表面和内部扫描，然后对扫描得到的待检物品的谱图与标准数据库中的标准谱图进行比对分析，结合“相似性度量”算法和“改进支持向量机”算法，完成对出入境特殊物品的快速特征识别。在建立出入境特殊物品标准数据库时，可以先将代表性的出入境特殊物品的标准谱图建立起来，也可在使用过程中累积添加，或由检验检疫查验单位提供。在一个示例中，针对每种出入境特殊物品，在没有其他物体干扰的情况下，可以在可看见该特殊物品的内容物的位点处先后采集其表面包装和实际内容物的拉曼特征谱图，然后整理建立拉曼谱图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于物品查验的拉曼光谱检测方法，包括以下步骤：拉曼光谱采集步骤：采集待检物品的拉曼光谱；和比对和判定步骤：将采集的待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱作比对，以判定待检物品是否与标准物品匹配，其特征在于，所述比对和判定步骤包括：采用支持向量机对待检物品的拉曼光谱进行分类，以实现待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱的比对。

【技术特征摘要】
1.一种用于物品查验的拉曼光谱检测方法，包括以下步骤：拉曼光谱采集步骤：采集待检物品的拉曼光谱；和比对和判定步骤：将采集的待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱作比对，以判定待检物品是否与标准物品匹配，其特征在于，所述比对和判定步骤包括：采用支持向量机对待检物品的拉曼光谱进行分类，以实现待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱的比对。2.根据权利要求1所述的拉曼光谱检测方法，其特征在于，所述采用支持向量机对待检物品的拉曼光谱进行分类的步骤包括：建立分类器步骤：选取训练样本，对训练样本进行测量以得到训练样本的拉曼光谱，对训练样本的拉曼光谱进行稀疏变换，然后采用支持向量机算法建立分类器；和分类步骤：采用建立的分类器，对待检物品的拉曼光谱进行分类。3.根据权利要求2所述的拉曼光谱检测方法，其特征在于，所述稀疏变换包括如下步骤：获取训练样本的拉曼光谱信息y的主成分M；利用公式y＝Mc对训练样本的拉曼光谱信息y进行稀疏表示，得到一系列的稀疏表示的矢量ci；和利用下列目标函数计算出对拉曼光谱信息y进行稀疏表示的目标矢量c：其中，矢量c中的非零元素个数固定为k，N为矢量c的长度，k≤N，i为矢量c的序号。4.根据权利要求1-3中任一项所述的拉曼光谱检测方法，其特征在于，所述比对和判定步骤还包括：对待检物品的拉曼光谱与标准数据库中存储的标准物品的拉曼光谱进行相似性度量；当相似性度量的结果大于预设的阈值时，判定待测物品与标准物品匹配；当相似性度量的结果等于或低于预设的阈值时，采用支持向量机对待检物品的拉曼光谱进行分类，以实现待检物品的拉曼光谱与标准数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红球，左佳倩，谭玲玉，苟巍，刘德平，黄健华，刘来福，戴晓理，田睿，王康琳，钱宏伟，王保刚，周小平，刘德臣，张楠，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，中华人民共和国北京出入境检验检疫局，
类型：发明
国别省市：北京,11