[发明专利]一种塑料废弃物中目标材质识别方法及装置

摘要

本发明公开了一种塑料废弃物中目标材质识别方法及装置，相应的方法包括：测定目标材质的光谱反射率，从中选取特征吸收峰，并从特征吸收峰中选定多个识别波长；测定包含目标材质的混合塑料废弃物的光谱反射率，并根据目标材质特征吸收峰中选定的多个识别波长，与其他的背景材质光谱反射率的差异性来建立识别模型；当从未知的塑料废弃物中识别目标材质时，将测量到的每一材质在选定的多个识别波长处的光谱反射率与建立的识别模型相结合，从而识别出目标材质。该方法其具有测量速度快、成本低的优点；此外，当样品表面受污染，光谱特征弱化的情况下，仍能保证正确识别目标材质。

主权项

1.一种塑料废弃物中目标材质识别方法，其特征在于，包括：测定目标材质的光谱反射率，从中选取特征吸收峰，并从特征吸收峰中选定多个识别波长；测定包含目标材质的混合塑料废弃物的光谱反射率，并根据目标材质特征吸收峰中选定的多个识别波长，与其他的背景材质光谱反射率的差异性来建立识别模型；当从未知的塑料废弃物中识别目标材质时，将测量到的每一材质在选定的多个识别波长处的光谱反射率与建立的识别模型相结合，从而识别出目标材质；其中，选取特征吸收峰，并从特征吸收峰中选定多个识别波长包括：若目标材质的光谱反射率仅有一个吸收峰，则将该吸收峰作为特征吸收峰；若存在多个吸收峰，则选择反射率最低的吸收峰为特征吸收峰；若各吸收峰反射率差异在规定范围内，则选择峰值波长最长的吸收峰作为特征吸收峰；从特征吸收峰中选定三个识别波长，分别为：吸收峰的峰值波长，记为λ₁；吸收峰的峰值波长左侧线性段起始点，记为λ₂；吸收峰的峰值波长右侧线性段终止点，记为λ₃；建立识别模型的步骤包括：包含目标材质的混合塑料废弃物中除目标材质外的其它材质为背景材质；背景材质测定与分类：分别测定各个背景材质的光谱反射率，对于每种背景材质，在选定的识别波长λ₂至λ₃限定的光谱范围内，根据其吸收特性分为Ⅰ、Ⅱ两类：Ⅰ、不存在峰值吸收波长，则对应材质的光谱曲线在λ₂至λ₃区域内不存在反射率的极小值点；Ⅱ、存在峰值吸收波长，则对应材质的光谱曲线在λ₂至λ₃区域内存在反射率极小值点；提取识别特征：在选定的三个识别波长点λ₁、λ₂、λ₃，目标材质的光谱反射率分别记为R_a、R_b、R_c，则基于R_a、R_b、R_c的相对关系来实现目标材质与背景材质的区分；具体如下：a、对于目标材质，由于选定识别波长λ₁为峰值吸收波长，则光谱反射率必然存在如下大小关系：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，能够用于区分目标与第Ⅰ类背景材质；b、对于在λ₂至λ₃区域内存在吸收峰的第Ⅱ类背景材质，由于与目标材质化学结构不同，其吸收峰形状与目标材质的特征吸收峰存在固有的差异；采用下式所示的形状因子K描述材料吸收峰的形状特征：分别计算目标材料和每一种第Ⅱ类背景材质计算形状因子，目标材料的形状因子记为K^T，第i种第Ⅱ类背景材质的形状因子记为根据目标材料的形状因子与所有第Ⅱ类背景材质的形状因子之间的差异来计算阈值t，该阈值t作为区分目标材质和第Ⅱ类背景材质的判据，计算公式如下：其中，n为第Ⅱ类背景材质的种类数，M为阈值调整参数；所述将测量到的每一材质在选定的多个识别波长处的光谱反射率与建立的识别模型相结合，从而识别出目标材质包括：依次判断测量到的每一材质在选定的三个识别波长处的光谱反射率是否满足如下条件：R_a＜R_b、R_a<R_c且|K‑K^T|＜t；若是，则识别对应的材质为目标材质；若某一条件不满足，则确定对应的材质为非目标材质，终止识别过程，并对下一材质的光谱反射率进行判断。