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拉曼光谱融合K均值法检测擦手纸包装袋的科学研究

发布时间:2020/01/14 点击量:

  擦手纸包装袋子应用具备丰富性,其包装袋子碎片被在案子当场的几率很大,搞清擦手纸的种属来源于,可以出示使用者真实身份及主题活动线路信息内容,对案子促进具备关键功效。当场残余包装袋子通常受环境要素危害,仅余一部分碎片,给追朔擦手纸的来源于、知名品牌,保持检测归类设定了阻碍,急需进行进一步检测解析。

  擦手纸因为生产商,生成加工工艺、技术化改性剂加上及生产线设备选择都存有一定误差,不一样种类的擦手纸塑料包装袋子有不一样物理学及有机化学特点,这种差别均会使拉曼散射抗压强度有一定的差别。因而选用拉曼光谱法能够 合理的区别擦手纸外包装盒,进而为具体当场塑胶物证搜索检测出示了充足参照。

拉曼光谱融合K均值法检测擦手纸包装袋的科学研究

  近期,中国公安大学姜红教授团队基于Matlab进行拉曼数据预处理及相似度分析,结合K均值聚类法(K-means)对收集到的不同手帕纸小包装袋样本进行建模分析,可以获得合适的初始凝聚点数K,实现了手帕纸的区分检验。手帕纸外包装袋为塑料,以树脂为主要原料,以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分通过高压合成的高分子化合物。包装袋主要填料为合成树脂,多为聚乙烯、聚氯乙烯或聚丙烯,常见塑料助剂为CaCO3、滑石粉和BaSO4。通过筛选我们发现依据填料种类可将样本分为三大类(见表3),第I类样品中主要填料为聚乙烯(如图2),第II类样品中主要填料为聚氯乙烯(如图3),第III类样品中主要填料为聚丙烯(如图4).  

拉曼光谱融合K均值法检测擦手纸包装袋的科学研究

  表3 手帕纸塑料包装袋样品分类  

拉曼光谱融合K均值法检测擦手纸包装袋的科学研究

  图2 第I类样品的拉曼光谱图  

拉曼光谱融合K均值法检测擦手纸包装袋的科学研究

  图3 第II类样品的拉曼光谱图

拉曼光谱融合K均值法检测擦手纸包装袋的科学研究

  图4 第III类样品的拉曼光谱图首先基于主成分分析法(principle component analysis,PCA)进行数据预处理,以实现数据降维,提升分析准确性,从总体协和方差矩阵出发进行主成分分析。选取分类贡献率大于百分之一的PC1、PC2、PC3作为主特征,以待后续验证分析。作为快速聚类法,K均值聚类法不需预知样本种数,可对K值进行迅速演算并反馈样本吻合度,终筛选出合适K值,同时实现样本分类。本次结合kmeans函数及silhouette函数分别对三大类样品进行进一步分类,数据准确性达93%。结合K均值聚类法,基于已知样本标准数据,可实现对未知样本的快速分类和鉴定,分类成功率达97.14%。该方式 实际操作简单、度提高,将计算机技术技术性和光谱仪检验技术相结合,相比传统式的谱图分析方法更为迅速精确,数据处理方法高效率更高,为具体运用出示了充足参照。对频率稳定度较高的样版数据信息也可保持快速归类,背景图容错性好,可在公安人员实践活动中对当场不容易归类的部分擦手纸外包装袋子开展检验归类,为具体审理案件中划分犯罪嫌疑人主题活动运动轨迹、破获案件提供线索,为民事诉讼出示合理合法直接证据。