[發明專利]一種塑料廢棄物中目標材質識別方法及裝置

有效

• 申請號: 201710244293.1
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106872393B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 黃旻;劉建東;呂群波;陶陶;高國來;趙寶瑋;王敬芝;黃常青;劉心泉
• 申請（專利權）人: 北京國科虹譜光電技術有限公司;中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/01
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

1.一種塑料廢棄物中目標材質識別方法，其特征在于，包括：

測定目標材質的光譜反射率，從中選取特征吸收峰，并從特征吸收峰中選定多個識別波長；

測定包含目標材質的混合塑料廢棄物的光譜反射率，并根據目標材質特征吸收峰中選定的多個識別波長，與其他的背景材質光譜反射率的差異性來建立識別模型；

當從未知的塑料廢棄物中識別目標材質時，將測量到的每一材質在選定的多個識別波長處的光譜反射率與建立的識別模型相結合，從而識別出目標材質；

其中，選取特征吸收峰，并從特征吸收峰中選定多個識別波長包括：

若目標材質的光譜反射率僅有一個吸收峰，則將該吸收峰作為特征吸收峰；

若存在多個吸收峰，則選擇反射率最低的吸收峰為特征吸收峰；若各吸收峰反射率差異在規定范圍內，則選擇峰值波長最長的吸收峰作為特征吸收峰；

從特征吸收峰中選定三個識別波長，分別為：吸收峰的峰值波長，記為λ₁；吸收峰的峰值波長左側線性段起始點，記為λ₂；吸收峰的峰值波長右側線性段終止點，記為λ₃；

建立識別模型的步驟包括：

包含目標材質的混合塑料廢棄物中除目標材質外的其它材質為背景材質；

背景材質測定與分類：分別測定各個背景材質的光譜反射率，對于每種背景材質，在選定的識別波長λ₂至λ₃限定的光譜范圍內，根據其吸收特性分為Ⅰ、Ⅱ兩類：Ⅰ、不存在峰值吸收波長，則對應材質的光譜曲線在λ₂至λ₃區域內不存在反射率的極小值點；Ⅱ、存在峰值吸收波長，則對應材質的光譜曲線在λ₂至λ₃區域內存在反射率極小值點；

提取識別特征：在選定的三個識別波長點λ₁、λ₂、λ₃，目標材質的光譜反射率分別記為R_a、R_b、R_c，則基于R_a、R_b、R_c的相對關系來實現目標材質與背景材質的區分；具體如下：

a、對于目標材質，由于選定識別波長λ₁為峰值吸收波長，則光譜反射率必然存在如下大小關系：R_a＜R_b且R_a<R_c；上述特征反映了背景材料是否存在特征吸收峰，能夠用于區分目標與第Ⅰ類背景材質；

b、對于在λ₂至λ₃區域內存在吸收峰的第Ⅱ類背景材質，由于與目標材質化學結構不同，其吸收峰形狀與目標材質的特征吸收峰存在固有的差異；采用下式所示的形狀因子K描述材料吸收峰的形狀特征：

分別計算目標材料和每一種第Ⅱ類背景材質計算形狀因子，目標材料的形狀因子記為K^T，第i種第Ⅱ類背景材質的形狀因子記為

根據目標材料的形狀因子與所有第Ⅱ類背景材質的形狀因子之間的差異來計算閾值t，該閾值t作為區分目標材質和第Ⅱ類背景材質的判據，計算公式如下：

其中，n為第Ⅱ類背景材質的種類數，M為閾值調整參數；

所述將測量到的每一材質在選定的多個識別波長處的光譜反射率與建立的識別模型相結合，從而識別出目標材質包括：

依次判斷測量到的每一材質在選定的三個識別波長處的光譜反射率是否滿足如下條件：R_a＜R_b、R_a<R_c且|K-K^T|＜t；若是，則識別對應的材質為目標材質；若某一條件不滿足，則確定對應的材質為非目標材質，終止識別過程，并對下一材質的光譜反射率進行判斷。