基于近红外光谱的成品纸张质量快速检测方法

摘要

近红外光谱作为无损、快速的检测技术正受到越来越广泛的关注，已被应用于品质监管、工业造纸、医学制药、文物考古、宝石鉴定等领域。成品纸张的质量检测需要一种能够快速、准确的检测手段。本文利用近红外光谱快速分析技术对成品纸张的质量参数进行检测，并把研究内容应用到成品纸张质量快速检测系统软件的开发中，以满足纸张的日常检测需求。论文的主要工作包括:
　　1.将采集到的成品纸张近红外光谱数据进行一阶微分平滑、基线校正和标准正态变量变换等预处理后，剔除异常样本，再使用相关系数法进行特征光谱选取，以提取原始标准样本光谱中有效的光谱信息，提高模型预测的可靠性。
　　2.将支持向量机算法应用于成品纸张质量参数的快速检测。把经过预处理和特征选取后的光谱，使用支持向量机方法进行质量参数的检测。结果表明:通过选择合适的模型参数，采用支持向量机法可以获得较好的预测结果。
　　3.把支持张量机算法应用于成品纸张的质量参数检测。提出了一种把一阶张量数据（向量数据）组装成二阶张量，再采用支持张量机的方法进行质量参数检测的方法。结果表明:支持张量机方法提高了模型性能。同时，比较了训练样本数对支持张量机和支持向量机方法预测性能的影响。
　　4.为了快速地检测纸张的多个质量指标，基于上述研究的方法，开发了成品质量参数快速检测软件系统，该系统功能主要包括参数检测、校正模型学习和历史记录查询导出。

目录

声明

摘要

致谢

1 绪论

1．1 引言

1．2 纸类产品质量检测方法现状

1．2．1 灰分的检测方法

1．2．2 水分的检测方法

1．2．3 纸张的定量检测方法

1．2．4 纸张的厚度检测方法

1．3 基于近红外光谱的分析技术概述

1．3．1 近红外光谱预处理

1．3．2 建模方法

1．3．3 异常样本剔除方法

1．3．4 模型验证

1．3 本文主要内容

2 成品纸张质量检测的近红外光谱采集及预处理

2．1 引言

2．2 纸张质量分析数据、近红外光谱数据的采集

2．3 近红外光谱数据的预处理

2．3．1 单面铜板纸的近红外光谱预处理

2．3．2 双面铜板纸的近红外光谱预处理

2．3．3 亚光双面铜板纸的近红外光谱预处理

2．4 异常样本的剔除

2．5 基于相关系数分析的特征光谱选取

2．5．1 单面铜板纸的相关系数分析

2．5．2 双面铜板纸的相关系数分析

2．5．3 亚光双面铜板纸的相关系数分析

2．6 结论

3 基于支持向量机的成品纸张质量快速检测

3．1 引言

3．2 基于支持向量机的定量分析方法

3．2．1 支持向量机方法介绍

3．2．2 单面铜板纸支持向量机的建模

3．2．3 双面铜板纸支持向量机的建模

3．2．4 亚光双面铜板纸支持向量机的建模

3．3 实验结果分析

3．4 结论

4 应用支持张量机的成品纸张质量快速检测

4．1 引言

4．2 基于支持张量机的定量分析方法

4．2．1 张量基础

4．2．2 支持张量机回归算法

4．2．3 向量组装成二阶张量

4．2．4 单面铜板纸支持张量机的建模

4．2．5 双面铜板纸支持张量机的建模

4．2．6 亚光双面铜板纸支持张量机的建模

4．3 支持张量机、支持向量机预测效果和训练样本数的关系

4．3．1 训练样本数目变化对支持向量机和支持张量机预测结果影响实验

4．3．2 实验现象分析

4．4 结论

5 成品纸张质量检测软件系统设计与开发

5．1 引言

5．2 成品纸张质量检测系统组成结构

5．2．1 硬件结构

5．2．2 软件结构

5．2．3 软件功能介绍

5．3 系统运行结果

5．4 结论

6 总结与展望

6．1 研究工作总结

6．2 研究工作展望

参考文献

附录1