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专利名称：根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法和系统装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法和系统装置。更具体 地说，本发明主要涉及使用光谱分析法，预先根据样品建立商品中的光谱数据库，通过对目 标商品的检测，并与光谱数据库进行比较，并通过判断目标商品的光谱相对于其相应的样 品光谱是否发生变化来识别目标商品和验证目标商品。
背景技术：
食品、药品安全是在全球范围内被高度重视的问题。食品、药品安全检测的范围很 广，针对食品主要是对其中有害物质和添加剂物质等进行分析，从而判断该食品中有害物 质和添加剂物质的含量是否符合国家安全标准。药品或其它产品也面对大同小异的境况。因此，考虑快速、可靠和精确地进行有害物质、添加物超标等进行检测变得非常重 要，尤其是食品、药品。目前已应用于食品安全检测分析的方法主要包括色谱法(气相、液 相)，色谱一质谱分析法，酶联免疫吸附法等。但这些方法需要进行样品制备，从样品采样到 出检验结果普遍检测周期漫长、检验程序复杂、检测成本昂贵、对检验人员专业素质要求较 高，从而限制了现场检测和通关检验的效率。在药品方面也是类似的情况。况且，由于商品种类繁杂，数目达千万以上计。传统上，对于不同的商品，以食品为 例，其检验手段千差万别，甚至达到每一种物质商品采用仅对其有效的国家检验标准。目前所存在各种不同的光谱分析技术及设备，基本上还限制在实验室的应用范 围，即使是一些便携的设备，例如便携红外、便携拉曼由于其体积小造成分辨率低(分光设 备焦长受限)，且由于便携只能采用简单制冷冷却的CCD作为探测手段，导致信噪比不高， 在进行混合物分析时，低的检出限使得对待检商品的分析难以进行有效识别。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，包括 以下步骤(1)采用光谱手段对商品的样品进行光谱测量，获取在所述光谱手段下测量的 样品光谱；(2)建立光谱数据库，用于储存所述品样信息和所述样品光谱信息；(3)对所述 经取样检测的商品发放经注册的身份识别标识，所述身份识别标识储存所述样品信息；(4) 对所述目标商品的身份识别标识进行识读，根据所述样品信息从所述光谱数据库中提取所 述样品光谱信息；(5)根据提取的所述样品光谱信息来设定测试系统，对所述目标商品进 行在所述光谱手段下的光谱测量，以获取所述目标商品的光谱；(6)将获取的所述目标商 品的光谱与所述样品光谱进行比较分析，分析所述目标商品是否与所述样品基本一致。本 发明的方法对商品的样品可以进行多种光谱测量，利用该多种光谱可以用来分析商品物质 的主成分及微量成分构成；其次，建立光谱数据库来注册储存所述样品多种谱和所述商品 信息，将所述样品的商品信息、在光谱数据库中所对应的光谱信息、建库时的测试内容及测 试条件等均储存在身份识别标识中，所述身份识别标识提供给相应的上市交易的目标商品 使用；第三，对商品进行检测时，在读取目标商品的所述身份识别标识后，从所述光谱数据库中提取所述样品中的特定光谱，根据提取的所述样品中的谱信息及测试内容及测试条 件，启动测试系统中相应的测试设备对目标商品进行多谱测量，获取与所述样品相应的多 谱，将所述从目标商品通过测试获取的多谱与光谱数据库中的已建库的多谱进行比较，达 到检验该目标商品在成份上是否有别于该原建库样品，以确认所述目标商品与所述该商品 原样品是否相符。本发明的第二个目的是基于本发明第一个目的上的衍生，即提供一种分析待检 测商品中物质成份方法。此方法包括在所述光谱数据库中进一步存储至少一种适当浓度 的特定物质的光谱信息，包括所述适当浓度的特定物质的光谱、获取所述适当浓度的特定 物质的光谱的光谱测量条件、识别所述适当浓度的特定物质的光谱的建模算法；将所述特 定特定物质的光谱信息存储在所述身份识别标识中；对所述目标商品的身份识别标识进行 识读，读取特定物质的光谱信息；根据读取的所述适当浓度的特定物质的光谱信息来设定 测试系统，对所述目标商品采取与之对应的光谱手段进行光谱测量，分析所述目标商品中 是否含有所述特殊物质。该方法可实现(1)对于各种标准纯物质进行多谱测量；按照不同 浓度分别建立标准纯物质的光谱数据库；(2)利用标准光谱数据库，对所述商品的测量所 得到的谱进行分析，得到所述商品的成份。本发明的第三个目的是基于本发明第一个目的和本发明第二个目的上的衍生，提 供一种检测商品中是否含有违禁物质或检测商品中添加剂是否超标的方法，此方法包括: 在所述光谱数据库中进一步存储至少一种在所述样品中未发现的特殊物质的特征光谱信 息，包括所述特殊物质的特征光谱、获取所述特殊物质的特征光谱信息的光谱测量条件、 识别所述特殊物质的特征光谱信息的建模算法和所述特殊物质内部编码信息；将所述特殊 物质内部编码信息存储在所述身份识别标识中；对所述目标商品的身份识别标识进行识 读，读取所述特殊物质的特征光谱信息；根据读取的所述特殊物质的特征光谱信息来设定 测试系统，对所述目标商品采取与之对应的光谱手段进行光谱测量，分析所述目标商品中 是否含有所述特殊物质。采用在本发明第一个目的中所述的方法，可对待测商品的样品进行光谱测量；利 用在本发明第二个目的中所述的方法，将所述商品的谱，利用光谱数据库中违禁物质标准 谱、添加剂标准谱对所述商品的谱进行分析，从而得到所述商品是否含有违禁物质或所属 商品中添加剂是否超标。本发明的第四个目的是在所述身份识别标识直接储存所述商品的属性、光谱等信 息，提供更为方便快速的检测方法，该方法包括以下步骤采用光谱手段对商品的样品进行 光谱测量，获取在所述光谱手段下测量的样品光谱；对所述经取样检测的商品发放经注册 的身份识别标识，所述身份识别标识储存所述样品信息和所述样品光谱信息；对所述目标 商品的身份识别标识进行识读，读取所述样品的信息；根据读取的所述样品光谱信息来设 定测试系统，对所述目标商品进行在所述光谱手下段的光谱测量，获取所述目标商品的光 谱；将获取的所述目标商品的光谱与对应的所述样品光谱进行比较分析，分析所述目标商 品是否与所述样品基本一致。本发明的第五个目的是基于本发明第一个目的、第二个目的、本发明第三个目和 第四个目的基础上的衍生，提供一种用于快速识别商品的一种系统，所述目标商品具有身 份识别标识，所述身份识别标识储存了包括所述目标商品的属性、光谱信息、建库时的测试内容及测试条件等信息。所述系统包括一个光谱数据库，包含从所述目标商品的样品采集 的光谱，以及所述目标商品属性的信息、光谱信息、建库时的测试内容及测试条件等；一个 身份识别装置，用于读取所述目标商品的身份识别标识，以识别所述目标商品的属性、光谱 信息、建库时的测试内容及测试条件等；光谱测试装置，用于从所述目标商品获得一种或多 种光谱；一套比较识别软件，用于将所述目标商品获得的光谱与所述样品的光谱进行比较， 以确认所述目标商品是否与所述样品的相符。 根据本发明，一方面建立起各种商品的强大的光谱数据库，同时，建立并利用各种 标准物质的光谱数据库，可以实现针对特定的物质所表现出的特定谱进行检测，而无需对 商品进行全面地检测，固定了必要检测范围的同时也大大简化检测范围，由此可通过一套 设备便可实现对各种不同商品进行快速、有效地检测，无需进行样品制备，而样品制备通常 要花费太多的时间和成本，既节约了时间也节省了成本。另一方面，有效地利用身份识别 技术，降低成本的同时，也更为有效地实现整个系统的自动化管理，例如通过条码的信息读 取，对所述商品的检测内容及检测条件，均可实现计算机的自动设置。相应的，根据本发明 的系统装置，可包含多个光谱仪，从而可针对不同商品而选择不同的光谱仪进行光谱测量。 根据本发明，还可将送检商品样品的特种物质的浓度的光谱直接存入相应的身份识别标识 中，这样则不需建立庞大的数据库，而在检测目标商品时所获取的相应的光谱可直接地与 存在身份识标识中的光谱进行对比，大大减少工作量和成本。


图1是本发明方法第一种实施形式的方框图2a是本发明方法第一种实施形式的一个优选实施例的方框图2b是步骤6的分解框图3a是本发明方法第一种实施形式的第二个优选实施例的方框图
图3b是步骤6的分解框图4是本发明方法第二种实施形式的方框图5a是本发明方法第二种实施形式的一个优选实施例的方框图5b是步骤6的分解框图6a是本发明方法第二种实施形式的第二个优选实施例的方框图
图6b是步骤6的分解框图7是本发明系统装置的简化结构框图8是本发明系统装置的一种优选实施形式的简化结构框具体实施例方式以下将结合本发明的不同实施实例对其进行描述。本领域技术人员不通过创造 性劳动便可知悉可以通过多种不同的替代技术方案实现本发明的技术特征和发明目的，因 此，以下所描述的实施例仅仅是描述性的而非限制性的。图1是本发明方法的一种实施形式的方框图。如图所示，步骤100对将要上市的 商品的样品进行光谱测量。进行光谱测量时，可以选择红外光谱分析法、拉曼光谱分析法和 荧光光谱分析法等光谱手段中的一种或多种进行测量，从而也可采集样品的吸收谱、拉曼谱和荧光谱等光谱信息中的一种或多种。步骤200是建立光谱数据库，将步骤100获取的 样品中一种或多种光谱信息注册储存，同时也将商品的样品信息储存。样品信息可包括生 产厂家信息、产地和/或生产日期等。样品光谱信息包括样品光谱、样品光谱的光谱测量条 件、识别所述样品光谱的建模算法等信息，构成光谱数据库的主要要素。步骤300是将样品 的样品信息，储存在身份识别标识中，也可以将光谱种类和/或光谱测试条件等同时也储 存在身份识别标识中，这样的标识将被使用在今后上市的目标商品上。读取身份识别标识， 获取到商品信息、光谱种类、和测试条件等信息后，步骤400向光谱数据库提取对应的样品 光谱，与此同时，系统根据样品光谱所属的光谱种类自动调用测试设备，并按照该商品建库 时的相同测试条件设定测试设备。步骤500对目标商品进行相同光谱手段的光谱测量，获 取目标商品的光谱信息。步骤600是将通过步骤500获得的目标商品的光谱与储存在光谱 数据库中相对应的样品光谱进行比较分析，计算商品相似率，如果相似率在允许的范围，则 可得出质量相符的结论；若相似率超过允许的范围，显然上市的商品存在质量问题，例如食 品，则有可能是过期食品，或者食品不相符。本发明的方法是针对商品的光谱特征进行建 模、检测从而可以达到通过辨认特征光谱而达到对商品的快速识别，当然也可以利用已建 立的标准物质光谱数据库而对商品中所有的成份进行检测分析。以食品为例，可以对食品 中有害物质、添加剂等含量进行检测。本发明的样品和目标商品的光谱可优选为通过红外分析法获得，来建立样品的红 外光谱数据库。由于商品的物质形态具有多样性，例如有固体、液体、胶体、气体、粉末等等， 因此该红外光谱数据库件包括但不限于透射吸收谱、反射吸收谱、后向散射吸收谱、漫反 射吸收谱、衰减全反射吸收谱、等等。本发明的样品和目标商品的光谱也可优选为通过拉曼分析法获得，来建立样品的 拉曼光谱数据库。目标商品和样品的光谱数据库还可以包括荧光光谱数据库，因为采用红外谱、拉 曼谱、和荧光谱，或单一采用或组合采用可以对物质特征作出全面的描述，而使得物质的识 别得以快速实现。虽然以上仅列举了三种光谱分析法，但各种光谱分析法已经广泛应用，作为本领 域的普通技术人员在阅读本发明后，显然也可以找到合适光谱分析法应用到本发明中。因 此，本发明的方法并不限于这三种光谱分析法，还可包括其他适合本发明方法的各种光谱 分析法。在一个优选的实施例中，身份识别标识可以选用一维或二维码。使用一维码(条 形码)，其优点在于(1)读取速度很快，相当于每秒40个字符；(2)成本低，易于制作。一 维码识别设备的构造简单，使用方便。(3)灵活实用。条形码符号可以手工键盘输入，也可 以和有关设备组成识别系统实现自动化识别，还可和其他控制设备联系起来实现整个系统 的自动化管理。而选用二维码，包括QR码、颜色条码等，相对于一维条码而言，其可记载数 据量更多；而且可以记载更复杂的数据，比如图片等。身份识别标识还可优选为射频识别标 签(电子标签RFID)，其可容纳更多容量，且难以复制，具有更高的抗伪性，通讯距离长，对 环境变化有较高的忍受能力，可同时读取多个标签。当然，在本发明中，还可选择其他有效 的身份识别标识。目标物品和样品的光谱又可优选表面增强拉曼散射法，因为当一些物质的分子被
10吸附到粗糙的金、银等金属表面时，它们的拉曼谱线强度会得到极大地增强。图2a是本发明方法第一个优选实施例的方框图。图2b是步骤6的分解框图。步骤 200是建立光谱数据库还储存了适当浓度的特定物质光谱信息，包括特定特质光谱、特定物 质光谱的光谱测量条件、识别特定物质光谱的建模算法等信息。该特定物质一般为纯物质， 例如酒精，其拉曼峰884cm-l，可以作为酒精物质存在的有效证据，当然也有可能是混合物。 步骤300是将特定物质光谱信息也储存在身份识别标识中。步骤400向光谱数据库提取对 应的样品光谱，也还将提取特定物质的光谱信息，系统根据样品光谱所属的光谱种类自动 调用测试设备，并按照该商品建库时的相同测试条件设定测试设备。步骤500光谱设备对 目标商品进行相同光谱手段的光谱测量，获取目标商品的光谱信息。步骤600是将通过步 骤500获得的目标商品的光谱与储存在光谱数据库中相对应的样品光谱进行比较分析，对 某些特定物质的浓度也将进行分析。如2b所示，步骤601分析目标商品与样品是否相符， 同时还将对某些特定物质(如，必不可少的成份或者是超标对人体健康构成一定威胁的成 份)进行比较分析。步骤602将分析其是否具有某些特定物质，步骤603将分析特定物质 的浓度是否适当。图3a是本发明方法第二个优选实施例的方框图。图3b是步骤6的分解框图。步 骤200是建立光谱数据库还储存了至少一种在样品中未发现的特殊物质的特征光谱信息， 包括特殊物质的特征光谱、获取特殊物质的特征光谱信息的光谱测量条件、识别特殊物质 的特征光谱信息的建模算法。特殊物质可以是一些禁止的成份或者添加剂，一般为纯物质， 也可以是混合物。300是将特殊物质光谱信息也储存在身份识别标识中。步骤400向光谱 数据库提取对应的样品光谱，也还将提取特殊物质的光谱信息，系统根据样品光谱所属的 光谱种类自动调用测试设备，并按照该商品建库时的相同测试条件设定测试设备。步骤500 光谱设备对目标商品进行相同光谱手段的光谱测量，获取目标商品的光谱信息。步骤600 是将通过步骤500获得的目标商品的光谱与储存在光谱数据库中相对应的样品光谱进行 比较分析，对某些特殊物质也将进行分析。如2b所示，步骤601分析目标商品与样品是否 相符，同时还将对是否有某些特殊物质(如，一些对人体健康构成一定威胁的添加物)进行 比较分析。步骤602将分析其是否具有某些特殊物质，步骤603将分析特殊物质的浓度是 否适当。如图4所示，步骤100对将要上市的商品的样品进行光谱测量。进行光谱测量时， 可以选择红外光谱分析法、拉曼光谱分析法和荧光光谱分析法等光谱手段中的一种或多种 进行测量，从而也可采集样品的吸收谱、拉曼谱和荧光谱等光谱信息中的一种或多种。步 骤200是获取的样品的一种或多种光谱信息直接储存在身份识别标识中，同时也将商品的 样品信息储存在身份识别标识中。样品信息可包括生产厂家信息、产地和/或生产日期等。 样品光谱信息包括样品光谱、样品光谱的光谱测量条件、识别所述样品光谱的建模算法等 信息，构成光谱数据库的主要要素。步骤300是读取身份识别标识，获取到商品信息、光谱 种类、和测试条件等信息后，步骤400依读提的样品光谱自动调用测试设备，并按照该商品 建库时的相同测试条件设定测试设备，对目标商品进行相同光谱手段的光谱测量，获取目 标商品的光谱信息。步骤500是将通过步骤400获得的目标商品的光谱与储存在光谱数据 库中相对应的样品光谱进行比较分析，计算商品相似率，如果相似率在允许的范围，则可得 出质量相符的结论；若相似率超过允许的范围，显然上市的商品存在质量问题，例如食品，则有可能是过期食品，或者食品不相符。本发明的方法是针对商品的光谱特征进行建模、检 测从而可以达到通过辨认特征光谱而达到对商品的快速识别，当然也可以利用已建立的标 准物质光谱数据库而对商品中所有的成份进行检测分析。以食品为例，可以对食品中有害 物质、添加剂等含量进行检测。本发明的样品和目标商品的光谱可优选为通过红外分析法获得，来建立样品的红 外光谱数据库。由于商品的物质形态具有多样性，例如有固体、液体、胶体、气体、粉末等等， 因此该红外光谱数据库件包括但不限于透射吸收谱、反射吸收谱、后向散射吸收谱、漫反 射吸收谱、衰减全反射吸收谱、等等。本发明的样品和目标商品的光谱也可优选为通过拉曼分析法获得，来建立样品的 拉曼光谱数据库。目标商品和样品的光谱数据库还可以包括荧光光谱数据库，因为采用红外谱、拉 曼谱、和荧光谱，或单一采用或组合采用可以对物质特征作出全面的描述，而使得物质的识 别得以快速实现。虽然以上仅列举了三种光谱分析法，但各种光谱分析法已经广泛应用，作为本领 域的普通技术人员在阅读本发明后，显然也可以找到合适光谱分析法应用到本发明中。因 此，本发明的方法并不限于这三种光谱分析法，还可包括其他适合本发明方法的各种光谱 分析法。在一个优选的实施例中，身份识别标识可以选用一维或二维码。使用一维码(条 形码)，其优点在于(1)读取速度很快，相当于每秒40个字符；(2)成本低，易于制作。一 维码识别设备的构造简单，使用方便。(3)灵活实用。条形码符号可以手工键盘输入，也可 以和有关设备组成识别系统实现自动化识别，还可和其他控制设备联系起来实现整个系统 的自动化管理。而选用二维码，包括QR码、颜色条码等，相对于一维条码而言，其可记载数 据量更多；而且可以记载更复杂的数据，比如图片等。身份识别标识还可优选为射频识别标 签(电子标签RFID)，其可容纳更多容量，且难以复制，具有更高的抗伪性，通讯距离长，对 环境变化有较高的忍受能力，可同时读取多个标签。当然，在本发明中，还可选择其他有效 的身份识别标识。目标物品和样品的光谱又可优选表面增强拉曼散射法，因为当一些物质的分子被 吸附到粗糙的金、银等金属表面时，它们的拉曼谱线强度会得到极大地增强。参照图5a和图5b，步骤200是在身份识别标识中储存了适当浓度的特定物质光谱 信息，包括特定特质光谱、特定物质光谱的光谱测量条件、识别特定物质光谱的建模算法等 信息。该特定物质一般为纯物质，例如酒精，其拉曼峰884cm-l，可以作为酒精物质存在的有 效证据，当然也有可能是混合物。步骤300在识读身份识别标识时，将读取样品光谱信息和 适当浓度的特定物质光谱信息。步骤400根据步骤300读取的信息自动调用测试设备，并 按照该商品建库时的相同测试条件设定测试设备，获取目标商品的光谱信息。步骤500将 通过步骤400获得的目标商品的光谱与储存在光谱数据库中相对应的样品光谱进行比较 分析，对某些特定物质的浓度也将进行分析。如5b所示，步骤501分析目标商品与样品是 否相符，同时还将对某些特定物质(如，必不可少的成份或者是超标对人体健康构成一定 威胁的成份)进行比较分析。步骤502将分析其是否具有某些特定物质，步骤503将分析 特定物质的浓度是否适当。
参照图6a和图6b，步骤200是在身份识别标识中还储存了至少一种在样品中未发 现的特殊物质的特征光谱信息，包括特殊物质的特征光谱、获取特殊物质的特征光谱信息 的光谱测量条件、识别特殊物质的特征光谱信息的建模算法。特殊物质可以是一些禁止的 成份或者添加剂，一般为纯物质，也可以是混合物。步骤300识读身份识别标识，读取对应 的样品光谱和特殊物质的光谱信息。步骤400根据步骤300读取的信息调用测试设备，并 按照该商品建库时的相同测试条件设定测试设备，对目标商品进行相同光谱手段的光谱测 量，获取目标商品的光谱信息。步骤500是将通过步骤400获得的目标商品的光谱与储存 在光谱数据库中相对应的样品光谱进行比较分析，对某些特殊物质也将进行分析。如6b所 示，步骤501分析目标商品与样品是否相符，同时还将对是否有某些特殊物质(如，一些对 人体健康构成一定威胁的添加物)进行比较分析。步骤502将分析其是否具有某些特殊物 质，步骤503将分析特殊物质的浓度是否适当。图3是本发明系统装置的一种实施形式的简化结构框图。如图所标，根据本发明 的系统装置包括身份识别装置200，获取光谱的装置300，解谱与物质判别软件系统400，光 谱数据库500，数据录入装置600，和光源700。光谱数据库500包含具有身份识别标识的商 品样品的特征光谱，以及商品属性的信息、光谱类别以及测定条件等。解谱与物质判别软件 系统400可根据身份识别标识装置200读取的目标商品100的属性信息，从光谱数据库500 调取对应的样品光谱，并根据读出的光谱种类及测试条件设定光谱仪302和光源700，光谱 仪302测量出目标商品100的光谱图，解谱与物质判别软件系统400将目标商品100的光 谱与光谱数据库500中已存的样品的光谱进行比较，以确认目标商品100的一种或多种特 定物质的浓度是否与样品的相符。本发明的系统装置，解谱与物质判别软件系统400进一步优选为包括一个计算 机，包含在计算机运行的、将获取光谱的装置300获得的目标商品100中的特征光谱与所述 光谱数据库中包含的所述样品光谱进行比较程序。光谱数据库500进一步还可包括样品光谱以外的特征光谱。这种情况可以理解为 样品中未检出的其他不良、有害或浓度不适当的成份的物质。要进行特征光谱比较时，同样 获取光谱的装置300要根据特征光谱的类别和测试条件来设定相对应的测试设备及测试 条件，对目标商品100进行光谱测量，得出对应的光谱。解谱与物质判别软件系统400将目 标商品100的光谱与所述的特征光谱进行比较，以确认所述目标商品的某些特定物质的浓 度是否适当。本发明的系统装置，获取光谱的装置300可优先为包括一个红外光谱仪，以获取 目标商品100的红外光谱。获取光谱的装置300也可优选取为包括一个拉曼光谱仪，并优选 为通过共振拉曼光谱分析法或表面增强拉曼效应分析法来获得目标商品100的拉曼光谱。 获取光谱的装置300可优先为包括一个荧光光谱仪，以获取目标商品100的荧光光谱。相 对应的，样品光谱可包含红外光谱，拉曼光谱和/或荧光光谱。在本发明中，拉曼光谱仪包括一个用于生成辐射的激发光束的机构，包含一个或 多个半导体激光器。多个半导体激光器，可以根据身份识别200读出的信息而设置不同的 测试条件。这样便可实现一台设备对多种商品的检测。根据本发明的系统装置，身份识别装置可优选为条形码识别设备或射频识别读 写设备(RFID)。对应地，身份识别标签可优先为一维条形码、二维条形码或射频识别标签(RFID)。在进一步的优选实施例中，本发明的系统装置还包括一个数据录入装置600。数 据录入装置600可输入商品信息，包括商品名称、生产厂家等。这样针对没有身份识标签 的、没有注册储存样品光谱的目标商品，可以通过数据录入装置600输入相关的商品信息， 然后发送至解谱与物质判别软件系统400，解谱与物质判别软件系统400向光谱数据库500 提取相同类别商品的特定物质浓度光谱后，启动获取光谱的装置300激发相对应的光强与 波长对目标商品进行光谱测量，再进行光谱比较。图4是本发明系统装置的又一实施形式的简化结构框图。如图所示，本发明的系 统装置包括身份识别装置200，获取光谱的装置300，解谱与物质判别软件系统400，光谱数 据库500，数据录入装置600，光源阵列700。光谱数据库500包含有各种物质类别的光谱， 如红外光谱、拉曼光谱、和荧光光谱等，均为从具有身份识别标识的商品样品采集的特征光 谱，以及商品属性的信息、光谱类别和测试条件。解谱与物质判别软件系统400可根据身份 识别标识装置200读取的目标商品100的属性信息，从光谱数据库500调取对应的样品光 谱，并特征光谱的类别和测试条件来设定相对应的测试设备及测试条件，向获取光谱的装 置300和光源700发出相应的设定信号。在优选的实施例中，获取光谱的装置300包括多 个光谱仪红外光谱仪302、拉曼光谱仪303和荧光光谱仪304。光谱仪选择一种或多种可 以根据需要测量商品的性质而定。解谱与物质判别软件系统400将目标商品100的光谱， 与光谱数据库500中相应的样品的光谱进行比较，以确认目标商品100的光谱是否与样品 光谱的相符。在优选的实施例中，比较控制装置400包括一个计算机，包含在计算机运行的、解 谱与物质判别软件系统算法及程序，计算机接受来自身份识别装置200读取的目标商品 100的属性信号后，设置获取光谱的装置300获取目标商品100中的光谱。本发明的系统装置，样品光谱和目标商品光谱优选为通过红外光谱分析法、拉曼 光谱分析法、荧光光谱分析法等获得。选择何种分析法，将根据商品的特性来决定。在进一步优选的实施例中，拉曼光谱仪303优选为包括一个用于生成辐射的激发 束的机构，包含一个或多个半导体激光器。多个半导体激光器，可以根据不同商品发射不同 功率和波长的激光束。这样便可实现一台设备对多种商品的检测。本发明的系统装置，身份识别标识优选为一维、二维条形码，身份识别装置200 可优选为条形码识别设备。在又一优选的实施例中，身份识别标识优选为射频识别标签 (RFID)，身份识别装置200优选为射频识别读写设备。在进一步的优选实施例中，本发明的系统装置还包括一个数据录入装置600。数 据录入装置600可输入商品信息，包括商品名称、生产厂家等。这样针对没有身份识标签 的、没有注册储存样品光谱的目标商品，可以通过数据录入装置600输入相关的商品信息， 然后发送至解谱与物质判别软件系统400，解谱与物质判别软件系统400向光谱数据库500 提取相同类别商品的特定物质浓度光谱后，启动获取光谱的装置300激发相对应的光强与 波长对目标商品进行光谱测量，再进行光谱比较。在对各种商品的实际测量时，由于商品中含有的成分很多，实际测量得到的光谱 将会比较复杂，可能包含很多来源于不同成分的峰，也有可能含有一些来源于噪声的峰位。 本发明选择针对特征光谱进行对比的方案。这种对比方案与指纹识别等技术中的特征提取与匹配类似，例如在指纹图像识别技术中首先提取出指纹图像的特征，然后再把实测指纹 图像特征与数据库中的指纹图像特征进行对比，从而判断实测指纹是否在数据库中已经注 册备案。因此，本系统在实施特征光谱的对比过程中，首先要建立光谱数据库，然后再根据 光谱对应提取出各待测物质的特征光谱，在系统进行实际测试时再进行实测特征光谱与数 据库中特征光谱的对比。在本发明中，对光谱数据库的光谱要求全面且准确。为减小环境影响因素对数据 的影响，在建立数据库时，应尽量保证数据库测试时的环境与实测环境接近。光谱数据库包 含各物质纯样的光谱，也包括各物质不同浓度的光谱，同样包含混合物的特征光谱和纯物 质物质的特征光谱。光谱数据库中各样品中特定物质的光谱分析方法，和对目标商品的光谱分析法应一致。在本发明中，针对光谱数据库中的每种待测物质纯样的光谱，以及每种待测物质 各浓度的拉曼光谱，都需要提取其特征光谱，其特征与物质本身的分子结构有直接关系。在 提取实际测试拉曼光谱的特征光谱时，以光谱数据库中的特征光谱为参考，两者提取的特 征参量一致，以保证对比结果的可靠性。本发明在进行光谱对比时，由于采取了身份识别的方法，包括选用一维、二维码或 电子标签的识别技术，每种商品其对比范围也相应确定，因此其对比具有针对性。这与指纹 识别等技术中的特征匹配有区别，在这些技术中特征匹配一般需要进行大面积搜索。因此 本系统中的特征光谱对比可以在很短时间内完成。根据本发明的检测商品的方法和系统装置，能实现快速、简单、绿色无污染、灵敏 度高的检测，从而实现检测方法与仪器在实用化方面的一个较大突破，覆盖技术领域广，尤 其应用在食品、药品领域，可在很大程度上解决食品、药品安全问题。当然，本发明还可应用 在毒品的检测，宝石、珠宝等产品的检测。在上述的描述中，已充分公开了本发明的新的特性和优点。然而，这个公开在许多 方面仅仅是说明性的，而不是限制性的。在此公开的基础上，本领域的技术人员完全可以在 不超出本发明范围的情况下，在细节上或布置方面进行变化，包括对本发明的各种特征和 优点的组合或分开使用。
1权利要求
一种根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，包括以下步骤(1)采用光谱手段对商品的样品进行光谱测量，获取在所述光谱手段下测量的样品光谱；(2)建立光谱数据库，用于储存所述样品信息和所述样品光谱信息；；(3)对所述经取样检测的商品发放经注册的身份识别标识，所述身份识别标识储存所述样品信息；(4)对所述目标商品的身份识别标识进行识读，根据所述样品信息从所述光谱数据库中提取所述样品光谱信息；(5)根据提取的所述样品的信息来设定测试系统，对所述目标商品进行在所述光谱手段下的光谱测量，以获取所述目标商品的光谱；(6)将获取的所述目标商品的光谱与所述样品光谱进行比较分析，分析所述目标商品是否与所述样品基本一致。
2.如权利要求1所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于，进 一步包括以下步骤(7)在所述光谱数据库中进一步存储至少一种适当浓度的特定物质的光谱信息，包括 适当浓度的特定物质的光谱、获取所述适当浓度的特定物质的光谱的光谱测量条件、识别 所述适当浓度的特定物质的光谱的建模算法；(8)将所述适当浓度的特定物质的光谱信息存储在所述身份识别标识中；(9)对所述目标商品的身份识别标识进行识读，读取所述适当浓度的特定物质的光谱 fn息；( ο)根据读取的所述适当浓度的特定物质的光谱信息来设定测试系统，对所述目标商 品采取与之对应的光谱手段进行光谱测量，分析所述目标商品中是否含有所述特定物质。
3.如权利要求2所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于，进 一步包括以下步骤分析所述目标商品中含有的所述特定物质的浓度是否适当。
4.如权利要求1所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于，进 一步包括以下步骤(11)在所述光谱数据库中进一步存储至少一种在所述样品中未发现的特殊物质的特 征光谱信息，包括所述特殊物质的特征光谱、获取所述特殊物质的特征光谱信息的光谱测 量条件、识别所述特殊物质的特征光谱信息的建模算法；(12)将所述特殊物质的特征光谱信息存储在所述身份识别标识中；(13)对所述目标商品的身份识别标识进行识读，从所述光谱数据库中提取所述特殊物 质的特征光谱信息；(14)根据提取的所述特殊物质的特征光谱信息来设定测试系统，对所述目标商品采取 与之对应的光谱手段进行光谱测量，分析所述目标商品中是否含有所述特殊物质。
5.如权利要求4所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于，进 一步包括以下步骤分析所述目标商品中含有的所述特殊物质的浓度是否适当。
6.如权利要求1、2或4所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在 于，所述光谱手段选择红外光谱分析法、拉曼光谱分析法或荧光光谱分析法。
7.如权利要求1、2或4所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于，所述光谱手段选择包括红外光谱分析法、拉曼光谱分析法和荧光光谱分析法。
8.如权利要求6所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于，所 述红外光谱分析法包括吸收谱、反射吸收谱、散射吸收谱；所述拉曼光谱分析法包括普通拉 曼光谱分析法、共振拉曼光谱分析法和增强拉曼光谱分析法。
9.如权利要求所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于，所述 红外光谱分析法包括吸收谱、反射吸收谱、散射吸收谱；所述拉曼光谱分析法包括普通拉曼 光谱分析法、共振拉曼光谱分析法和增强拉曼光谱分析法。
10.如权利要求2所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于，所 述特定物质为纯物质或混合物。
11.如权利要求4所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于，所 述特殊物质为纯物质或混合物。
12.如权利要求1、2或4所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在 于，所述身份识别标识为一维条形码、二维条形码或射频识别标签(RFID)。
13.如权利要求1所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于，进 一步包括将所述样品光谱信息储存在所述身份识别标识中。
14.如权利要求1、2或4所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在 于，所述样品信息包括所述商品的生产厂家信息、产地和/或生产日期信息。
15.如权利要求1、2、4或13所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特 征在于，所述样品光谱信息包括所述样品光谱、获取所述样品光谱的光谱测量条件、识别所 述样品光谱的建模算法。
16.一种根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，所述方法包括以下步骤(1)采用光谱手段对商品的样品进行光谱测量，获取在所述光谱手段下测量的样品光谱；(2)对所述经取样检测的商品发放经注册的身份识别标识，所述身份识别标识储存所 述样品信息和所述样品光谱信息；(3)对所述目标商品的身份识别标识进行识读，读取所 述样品信息和所述样品光谱信息；(4)根据读取的所述样品光谱信息来设定测试系统，对所述目标商品进行在所述光谱 手下段的光谱测量，获取所述目标商品的光谱；(5)将获取的所述目标商品的光谱与对应的所述样品光谱进行比较分析，分析所述目 标商品是否与所述样品基本一致。
17.如权利要求16所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于， 进一步包括以下步骤(7)在所述身份识别标识进一步存储至少一种适当浓度的特定物质的光谱信息，包括 所述适当浓度的特定物质的光谱、获取所述适当浓度的特定物质的光谱的光谱测量条件、 识别所述适当浓度的特定物质的光谱的建模算法；(8)对所述目标商品的身份识别标识进行识读，读取所述适当浓度的特定物质的特征 光谱信息；(9)根据提取的所述适当浓度的特定物质的光谱信息来设定测试系统，对所述目标 商品采取与之对应的光谱手段进行光谱测量，分析所述目标商品中是否含有所述特殊物质；
18.如权利要求17所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于， 进一步包括以下步骤分析所述目标商品中含有的所述特定物质的浓度是否适当。
19.如权利要求16所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于， 进一步包括以下步骤(10)在所述身份识别标识中进一步存储至少一种在所述样品中未发现的特殊物质的 特征光谱信息，包括所述特殊物质的特征光谱、获取所述特殊物质的特征光谱信息的光谱 测量条件、识别所述特殊物质的特征光谱信息的建模算法；(11)对所述目标商品的身份识别标识进行识读，读取所述特殊物质的特征光谱信息；(12)根据提取的所述特殊物质的特征光谱信息来设定测试系统，对所述目标商品采取 与之对应的光谱手段进行光谱测量，以分析所述目标商品中是否含有所述特殊物质。
20.如权利要求19所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于， 进一步包括以下步骤分析所述目标商品中含有的所述特殊物质的浓度是否适当。
21.如权利要求16、17或19所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特 征在于，所述光谱手段选择红外光谱分析法、拉曼光谱分析法或荧光光谱分析法。
22.如权利要求16、17或19所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特 征在于，所述光谱手段选择包括红外光谱分析法、拉曼光谱分析法和荧光光谱分析法。
23.如权利要求21所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于， 所述红外光谱分析法包括吸收谱、反射吸收谱、散射吸收谱；所述拉曼光谱分析法包括普通 拉曼光谱分析法、共振拉曼光谱分析法和增强拉曼光谱分析法。
24.如权利要求22所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于， 所述红外光谱分析法包括吸收谱、反射吸收谱、散射吸收谱；所述拉曼光谱分析法包括普通 拉曼光谱分析法、共振拉曼光谱分析法和增强拉曼光谱分析法。
25.如权利要求17所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于， 所述特定物质为纯物质或混合物。
26.如权利要求19所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特征在于， 所述特殊物质为纯物质或混合物。
27.如权利要求16、17或19所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特 征在于，所述身份识别标识为一维条形码、二维条形码或射频识别标签(RFID)。
28.如权利要求16、17或19所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特 征在于，所述样品信息包括所述商品的生产厂家信息、产地和/或生产日期信息。
29.如权利要求16、17或19所述的根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法，其特 征在于，所述样品光谱信息包括所述样品光谱、获取所述样品光谱的光谱测量条件、识别所 述样品光谱的建模算法。
30.一种根据物质的光谱信息对商品进行检测的系统，所述商品具有存储了所述商品 内部编码的身份识别标识，包括一个光谱数据库，储存了所述商品的样品信息，包括所述样品光谱、获取所述样品光 谱的光谱测量条件、识别所述样品光谱的建模算法和所述样品的内部编码；一个身份识读装置，用于读取所述目标商品的身份识别标识，；一个获取光谱的装置，根据所述身份识读装置在所述身份识别标识读取的信息，从所 述光谱数据库中获取所述商品的样品信息来设定测试系统，对所述目标商品采取与所述样 品相同的光谱手段进行光谱测量，以获取所述目标商品的光谱；一个解谱与物质识别软件系统，用于将获取的所述目标商品的光谱与所述样品光谱行 比较分析。
31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述光谱数据库还包括所述样品光谱以 外的一种或多种特殊物质适当浓度的特征光谱。
32.如权利要求31所述的系统，其特征在于，所述解谱与物质识别软件系统将所述目 标商品的光谱与所述特殊物质适当浓度的光谱进行比较，以确认所述目标商品中是否含有 该特殊物质或含有该特殊物质的浓度是否适当。
33.如权利要求32所述的系统，其特征在于，进一步包括一个计算机，包含在所述计算 机运行的、将所述目标商品的光谱与所述样品光谱光谱信息进行比较的程序，所述计算机 接受来自所述身份识别装置读取所述身份识别标识后发出的信息后，设定所述获取光谱的 装置，以获取在一种或多种光谱手段下测量的所述目标商品的光谱。
34.如权利要求30、31、32或33所述的系统，其特征在于，所述获取光谱的装置为包括 一个红外光谱仪。
35.如权利要求30、31、32或33所述的系统，其特征在于，所述获取光谱的装置为包括一个拉曼光谱仪。
36.如权利要求30、31、32或33所述的系统，其特征在于，所述获取光谱的装置为包括 一个荧光光谱仪。
37.如权利要求34所述的系统，其特征在于，所述样品光谱和所述目标商品的光谱通 过红外光谱分析法获得。
38.如权利要求35所述的系统，其特征在于，所述样品光谱和所述目标商品的光谱通 过拉曼光谱分析法获得。
39.如权利要求38所述的系统，其特征在于，所述拉曼光谱分析法包括普通拉曼光谱 技术、共振拉曼光谱技术和/或表面增强拉曼技术获得。
40.如权利要求36所述的系统，其特征在于，所述样品光谱和所述目标商品的光谱通 过荧光光谱分析法获得。
41.如权利要求31或32所述的系统，其特征在于，所述特征光谱通过红外光谱分析法、 拉曼光谱分析法和/或荧光光谱分析法获得。
42.如权利要求30、31、32或33所述的系统，其特征在于，所述拉曼光谱仪系统包括一 个用于生成辐射的激发束的机构，所述机构包含一个或多个半导体激光器。
43.如权利要求30、31、32或33所述的系统，其特征在于，所述身份识别装置为条形码 识别设备。
44.如权利要求30、31、32或33所述的系统，其特征在于，所述身份识别装置为射频识 别(RFID)读写设备。
45.如权利要求30、31、32或33所述的系统，其特征在于，所述身份识别标识为一维或 二维条形码。
46.如权利要求30、31、32或33所述的系统，其特征在于，所述身份识别标识为射频识5别标签(RFID)。
47.如权利要求30、31、32或33所述的系统，其特征在于，进一步包括一个数据录入装 置，用于录入所述目标商品信息。
全文摘要
本发明提供一种根据物质的光谱信息对商品进行检测的方法和系统装置。该方法包括以下步骤采用光谱手段对商品的样品进行光谱测量，建立光谱数据库并对商品样品进行标识注册。对已注册的商品发放身份识别标识，如一维条码、二维条码、射频识别标签(RFID)。利用商品身份识别标识存储样品光谱信息、测量条件信息以及样品自身的商品信息；通过对目标商品的身份识别标识进行识读，利用所读出的测量条件等数据来设定测试系统，以期在同一测试手段下对目标商品进行光谱测量，将获取的目标商品的光谱信息与该商品所对应样品光谱信息进行比较分析。这样能够有效地知道上市的商品是否与注册样品的质量相符，同时还可以对某些违禁物质进行检测。
文档编号G01N21/25GK101949824SQ201010222128
公开日2011年1月19日 申请日期2010年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者侯兰忠, 席再军, 张伟 申请人:武汉矽感科技有限公司