[发明专利]一种基于无线商用设备的材料检验方法

说明书

本发明提供了一种基于无线商用设备的材料检验技术方法，通过为静态的固体液体材料等构造了唯一的动态指纹，并将其可视化转换为图片，后利用神经网络进行分类识别。不仅可以快速对材料进行检验，而且不拘泥于检验实验室中。无线信号具有覆盖范围大，对光照要求低，非侵入式且可以穿透非金属墙等优势。因此本发明具有良好的应用前景和广泛的适用性。

技术领域

本发明涉及材料智能检验领域，尤其涉及一种基于无线商用设备的材料检验技术。

背景技术

现有技术中，非破坏性的材料分类方法，如近红外光谱，经常用于药品分析。同样的，毫米波和太赫兹技术也被用于探测远距离以外的物质，用于科学探索(例如，寻找行星)或安全探测等目的。然而不管采用哪种方法，由于涉及高精尖传感器，这些方法都是复杂而昂贵的，更不用说体积和功率的要求了。

与识别一样，材料分类还可以采用非破坏性和破坏性较小的基于视觉的方法，尽管这可能具有挑战性。在具有足够光线或自然照明的受控环境中，如果距离很近，问题就更容易解决。类似的基于图像的表面分类技术也存在，例如使用激光光学鼠标传感器进行分类等。但上述方法是不能报告不同物体的状态(例如，填充的/未填充的杯子)，也不能用于不同的身体部位。基于视觉的材料分类方法还受限于物体表面的材料质量。这可能会导致发生混淆，因为一层不透明的材料包装阻碍了主要目标的分类。

现有中也存在着RFID识别解决方案。相比之下，RFID虽然是无源无接触性的，但是所使用的数据较为粗粒度，某些设备并不能作为生活常用设备。

基于此，如何更低成本更高可靠性更智能化的实现材料检测是目前迫切需要解决的一大难题。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种基于无线商用设备的材料检验方法，可应用于各类需要材料检测的使用场景中，利用了低成本成熟的无线商用设备，实现了提高准确性的同时兼顾成本低廉、结构简单等优点。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种基于无线商用设备的无源非接触式材料检验方法，其特征在于：所述检验方法的检测系统包括依次连接的数据预处理模块、信道状态信息(CSI)数据可视化模块以及图片分类模块，具体包括以下步骤：

步骤1，利用无线商用设备的发射天线和接收天线之间的信道构建测试场，由发射天线发射基准信号，待测材料置于发射天线到接收天线之间的传输路径中，接收天线接收经过信道传输后的基准信号；

步骤2，数据预处理模块对放入待测材料后的信道响应进行测试，提取CSI数据，并对提取后的CSI数据进行预处理；

步骤3，CSI数据可视化模块将无线信号CSI可视化，转换为CSI指纹图片；

步骤4，将CSI指纹图片输入到图片分类模块中得到检测结果，图片分类模块包括训练好的神经网络模型，并利用神经网络进行分类识别。

进一步的，无线商用设备包括路由器、移动终端；发射天线和接收天线可以归属于同一设备，也可以分别设置在不同设备上。

进一步的，提取到CSI数据之后，选择巴特沃斯(Butterworth)滤波器。

进一步的，转换为CSI指纹图片具体是将材料在测试场中的多条指定测试路径上由起点按一定速度平移到终点形成的热度图，材料所引起的信道变化被归一化为热力图的相对振幅，振幅的大小决定热度图的颜色深浅；测试路径基于菲涅尔区域理论设定。

此外，在步骤4之前还包括步骤41，训练神经网络模型，使用了基于卷积神经网络的四层神经网络对输入的图片进行分类；在将图片输入至网络之前，首先将图片转换为统一的格式。

本发明的有益效果如下：