拉曼光谱设备在公安一线中正逐渐得到普及, 主要用于检测易燃易爆及易制毒化学品。 但在实际应用中, 一线人员不会对拉曼设备进行非常准确的使用和操作, 不具备专业知识条件的工作人员无法完全按照最佳条件进行检测, 经常会发生离焦、 偏移、 采样时间过短等一系列问题, 而检测结果也不可能完全符合标准测试库的算法, 给最终结果比对造成非常大的影响。 利用五种主流机器学习算法对实际检查、 办案过程中采集到的原始数据进行学习分类, 通过比较相应的准确度将最佳算法用于改善一线执法、 检查过程中拉曼光谱设备的准确性。 采集的数据均来自于公安部第三研究所自行研制的EVA3000型拉曼光谱仪, 该光谱仪目前已在全国各省、 市、 地、 县进行了一定的配备, 一线检测人员会定期将采集的原始数据回传到EVA3000的后台管理系统。 通过该管理系统, 在线收集实际检查过程中产生的原始数据, 以两类易制毒化学品和易燃易爆化学品为例, 随机抽取已定性判定的苯乙酸、 二氯甲烷、 麻黄碱和硝基苯各40例共计160例, 并分别利用决策树、 随机森林、 AdaBoost、 支持向量机和人工神经网络算法各进行40, 60, 100, 150, 200, 300和500次的交叉训练、 预测、 求取平均准确度。 从实验结果可以看出, 在五种学习算法中, 对于实际样本的预测准确度排序大致为随机森林≈AdaBoost>决策树>SVM>人工神经网络。 实际测试的结果与实验过程中的平均预测准确度大体一致。 其中随机森林与AdaBoost的准确度相近, 其原因在于两者的算法本质都是不断构建新的训练数据集并提高对于错误样本在下次学习中的权重, 而SVM 和人工神经网络算法的本质都是基于感知器的算法。 可见目前几种主流学习算法中, 采用自举汇聚(bootstrap aggregating)方式的算法更适应于对实际样本的采样学习, 其准确度也较高。 在下一步的工作当中, 将继续优化现有的算法, 将其实现在后台管理系统上, 并测试算法对于目前检测中无法定性物质的在线检测功能。 该结果对于进一步将机器学习算法用于实际应用、 在线分析, 改善一线操作人员非正确使用设备对比对结果造成影响, 具有重要意义。
拉曼光谱 易燃易爆及易制毒化学品 决策树 随机森林 神经网络 支持向量机 公安一线 Raman spectroscopy Flammable and explosive chemicals Easily-made drug chemicals Decision tree Adaboost Random forest Adaboost SVM ANNs Public security 光谱学与光谱分析
2019, 39(7): 2171
被动毫米波成像是公共安全检查的一个重要发展方向，目前国内外主要集中在纯反射系统的多元探测成像，以及采用透射形式的阵列探测成像两个领域。本文采用单点探测加扫描的形式，设计完成一套低成本近场被动毫米波成像系统，实现探测距离1.5 m、成像范围1.2 m×1.2 m、空间分辨率优于1.5 cm。该系统可应用于各公共检查场所，实现非接触式安全检查。
高斯波束 准光路系统 毫米波成像 单点探测 geometrical optics Gaussian beam quasi-optical system millimeter imaging
由于信号强度低、环境复杂等因素会造成光谱杂乱和波峰不 明显,利用被动红外远程遥测技术难以准确地对易制毒化学品 气体进行定性检测,即使采用基本的数字滤波算法也无 法有效解决这些问题。为此提出了一种基于卡尔曼/维 纳叠加的滤波算法。通过用该算法对光谱信号进行预处理,可以有效提高后期 波峰匹配的定性检测的准确性。基于改进的算法对采集到的 实验数据进行了验证。结果表明,与其他滤波算法的 处理效果相比,本文方法可以对干扰信号进行有效 过滤,并且可以对特征峰进行准确识别。
被动红外遥测技术 禁毒 光谱数据预处理 卡尔曼滤波 passive infrared remote sensing drug control spectral data preprocessing Kalman filtering
被动毫米波成像是公共安全检查工作的一个重要发展方向。目前，国内外 主要集中在对纯反射系统的面阵探测领域进行研究，其研发成本较高，而大口径离轴抛物面镜的 加工更是颇具难度。将几何光学和高斯波束相结合，基于毫米波透镜设计和研制了 一种适用于近场被动毫米波成像的准光学系统，其探测距离为1.5 m，成像面积为1.2 m×1.2 m， 空间分辨率优于3 cm。该系统可实现非接触式安全检查，因此在各种公共检查场所具有 广泛的应用前景。
几何光学 高斯波束 准光路系统 毫米波成像 geometrical optics Gaussian beam quasi-optical system millimeter imaging
主动毫米波可以透过衣物、塑料等对金属、毒品、爆炸物以及陶瓷刀等多数危险物品进行全息三维成像。与X射线检查仪相比，主动毫米波几乎没有任何辐射，不会对生物组织造成危害。目前，欧美的机场及主要场所已大量部署了主动毫米波成像设备，以代替原有的金属探测门及X射线成像仪。随着我国国家影响力的日益提高，主动毫米波技术在国内公共安全领域必将拥有更大的应用前景。
主动毫米波 全息成像 公共安全 active millimeter-wave holographic imaging public safety
利用自主研发的便携式拉曼光谱仪对13种常见的易制毒化学品做了现场分析。 通过改变分析方法, 如仪器的聚焦位置、 分析时间、 外部光源、 样品装载容器、 分析物的浓度,以得到高质量的易制毒化学品拉曼散射谱图。 结果表明: 优化的分析方法能改善检测效率, 另外1-苯基-2-丙酮、 甲苯、 三氯甲烷有较低的极限检测浓度, 混合物的组分含量对检测结果有很大影响。 选择合适的仪器工作条件, 能更有效地、 快捷地现场筛选易制毒化学品, 有助于禁毒工作者的实战检测。
易制毒化学品 拉曼光谱 Drug precursor chemicals Raman spectrums 光谱学与光谱分析
2013, 33(5): 1257
毒品制造过程中产生的大量挥发气体属于红外活性物质。利用被动红外遥测技术对其进行检测， 不仅快速准确，而且还可以达到远程监控的目的。将此技术用于公安禁毒领域，能够很好地满足当前禁毒工作的需要，具有重要的实际意义。
被动红外遥测技术 易制毒化学品蒸气团探测 禁毒 passive infrared remote sensing detection of precursor chemicals vapor drug control
1 公安部第三研究所,上海 200031
2 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
大部分易制毒化学品在毒品制备过程中都会产生挥发性的蒸气团, 其光谱特征都在远红外大气窗口内。由此, 被动红外探测技术能够在远距离实现对易制毒化学品蒸气团的监测, 可以有效解决禁毒任务中隐藏制毒窝点的遥测问题。
被动红外遥测技术 易制毒化学品蒸气团探测 禁毒 passive infrared remote sensing detection of precursor chemicals vapor drug prohibition
