Разработка компактного спектрометра для определения фальсифицированной продукции
|
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 История фальсификации 9
2 Существующие способы защиты товаров от подделки 11
3 Выявление фальсифицированной продукции 16
4 Обработка изображений 23
4.1 Усреднение изображения 24
4.2. Компенсация аберраций оптической единицы 26
4.3. Алгоритм снижения шума 28
5 Схема компактного спектрометра 32
6 База данных 46
7 Существующие устройства определения состава 48
8 Мобильные приложения 50
9 Программное обеспечение устройства 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 56
ВВЕДЕНИЕ 6
1 История фальсификации 9
2 Существующие способы защиты товаров от подделки 11
3 Выявление фальсифицированной продукции 16
4 Обработка изображений 23
4.1 Усреднение изображения 24
4.2. Компенсация аберраций оптической единицы 26
4.3. Алгоритм снижения шума 28
5 Схема компактного спектрометра 32
6 База данных 46
7 Существующие устройства определения состава 48
8 Мобильные приложения 50
9 Программное обеспечение устройства 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 56
В современном быстро развивающемся обществе есть не так уж много общих причин, сдерживающих социальное развитие общества, ограничивающее социальную безопасность каждого. Среди них одна из заметных и актуальных - крайне низкая информированность населения о качестве того, что оно потребляет. Рынок, основой которого должна быть конкурентоспособность, качество и доступность товаров, услуг, постепенно становится базаром, на котором каждый хранит «кота в мешке», приоткрывая его в самых крайних случаях.
Чтобы определить, подделка это или подлинный продукт, существует множество различных способов и методов, но нет универсального способа определения фальсифицированной продукции. Учитывая бурный рост развития микроэлектроники и доступности мобильных устройств, представляется возможным разработать универсальное, доступное и простое в использовании устройство для определения фальсифицированной продукции. Это вопрос весьма актуальный и, поэтому технология определения фальсификата стал объектом дальнейшего изучения.
Отсутствие единых стандартов защиты от подделки, большое разнообразие способов защиты, а также сложность их реализации (необходимы базы данных, программное обеспечение, персонификация упаковки и т.д.), порождает путаницу и, как итог, покупатели самостоятельно (кто как умеет) пытаются определять оригинальность товаров, что в свою очередь порождает много мифов и легенд (настоящие духи только в Duty Free, в России нет настоящей coca-cola и др.).
Наиболее надежным и простым (с точки зрения покупателя) способом была бы возможность автоматизированной проверки состава продукта. В этом случаи нет необходимости искать какие-то уникальные обозначения или обладать определенными знаниями о продукте, необходимо только получить доступ к продукту.
Необходимо разработать простое и надежное средство определения оригинальности состава товара, а также алгоритм его использования. При этом это средство должно быть компактным и подключаться к практически любому мобильному устройству.
Для пользователей это должно выглядеть как устройство плюс приложение для мобильного устройства (ввиду большой их распространенности). Само устройство - это специальный датчик, который с помощью определенного алгоритма собирает первичную информацию, после чего интерпретирует её с ранее собранными данными (образец) и выдает результат с некоторой долей отклонения.
В качестве средства определения состава может использоваться специальный датчик.
При первоначальном анализе наиболее очевидным и точным способом определения состава продукта является спектральный анализ, производимый с помощью спектрометра. Спектрометр применяется для определения практически всех веществ, которые существуют на Земле. Его также можно использовать для определения состава продуктов.
Известно, что каждый химический элемент испускает и поглощает характерный только для него световой спектр. В соответствии с этим, возможно определение наличия этих веществ в том или ином материале по присущему только им спектру. Современные методы спектрального анализа позволяют установить наличие вещества массой до миллиардных долей грамма в пробе - за это ответственен показатель интенсивности излучения. Уникальность испускаемого спектра атомом характеризует его глубокую взаимосвязь с физической структурой.
Метод, который был бы не связан с непосредственным использованием части продукта в исследовании (тестировании), как нельзя лучше подойдет для использования потребителем, т.к. такой способ обеспечит простоту использования и, следовательно, более высокую вероятность применения. Спектроскопические методы для определения качества пищевых продуктов отвечают требованиям быть простыми и легким в использовании.
Цель написания диссертации создание устройства, алгоритма и программного обеспечения для определения подлинности товара, путем выявления различий в подлинном и фальсифицированном товаре.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе потребовалось решения следующих задач.
1. Исследовать предметную область спектрометрии.
2. Рассмотреть способы защиты от поделки и существующие методы защиты.
3. Рассмотреть алгоритмы обработки изображений.
4. Разработать конструкцию (состав элементов, принципы их взаимодействия) устройства, принципиальную схему, схему платы, структуру базы данных и схему информационной модели.
5. Разработать программное обеспечение для работы с устройством.
Объектом диссертационного исследования служат устройства выявления фальсификатов на территории Российской Федерации и в странах зарубежья.
Предметом исследования являются информационные и оптические технологии, направленные на выявление фальсификатов.
Для решения поставленных задач использованы методы теории информационных, физических и оптических систем и технологий.
Теоретической и методологической основой диссертации послужили: теория оптических систем, физика, методы эмпирического и статистического анализа, результаты исследований отечественных и зарубежных ученых в спектроскопии, законодательные, нормативно-правовые акты Российской Федерации.
Научная новизна диссертационного исследования. Элементы научной новизны диссертационного исследования определяются следующими моментами:
1) выполнен анализ существующих методов и способов защиты от подделки;
2) разработана конструкция оптической схемы устройства;
3) определены компоненты и разработана принципиальная схема устройства;
4) разработана база данных и программное обеспечение управления устройства.
Научные результаты диссертации состоят в следующем.
1. Проведено обоснование предметной области и проблем развития защиты от подделки.
2. Обобщен опыт создания существующих систем выявления фальсификатов, обоснована схема устройства выявления фальсифицированной продукции.
3. Предложен метод определения фальсифицированной продукции.
Теоретическое значение результатов диссертационного исследования заключается в разработке схемы, модели и программного обеспечения устройства.
Практическое значение результатов диссертации состоит в разработке и реализации устройства и программного обеспечения для выявления фальсифицированной продукции.
Апробация материалов исследования. Основные положения диссертации были обсуждены на всероссийских и международных научно-практических конференциях.
Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 4 научных работах.
На защиту выносятся:
1) перечень, состав, структура и принципы взаимодействия элементов устройства, предназначенного для выявления фальсифицированной продукции;
2) принципы построения устройства, информационной системы, принципиальной схемы и разработки программного обеспечения.
Чтобы определить, подделка это или подлинный продукт, существует множество различных способов и методов, но нет универсального способа определения фальсифицированной продукции. Учитывая бурный рост развития микроэлектроники и доступности мобильных устройств, представляется возможным разработать универсальное, доступное и простое в использовании устройство для определения фальсифицированной продукции. Это вопрос весьма актуальный и, поэтому технология определения фальсификата стал объектом дальнейшего изучения.
Отсутствие единых стандартов защиты от подделки, большое разнообразие способов защиты, а также сложность их реализации (необходимы базы данных, программное обеспечение, персонификация упаковки и т.д.), порождает путаницу и, как итог, покупатели самостоятельно (кто как умеет) пытаются определять оригинальность товаров, что в свою очередь порождает много мифов и легенд (настоящие духи только в Duty Free, в России нет настоящей coca-cola и др.).
Наиболее надежным и простым (с точки зрения покупателя) способом была бы возможность автоматизированной проверки состава продукта. В этом случаи нет необходимости искать какие-то уникальные обозначения или обладать определенными знаниями о продукте, необходимо только получить доступ к продукту.
Необходимо разработать простое и надежное средство определения оригинальности состава товара, а также алгоритм его использования. При этом это средство должно быть компактным и подключаться к практически любому мобильному устройству.
Для пользователей это должно выглядеть как устройство плюс приложение для мобильного устройства (ввиду большой их распространенности). Само устройство - это специальный датчик, который с помощью определенного алгоритма собирает первичную информацию, после чего интерпретирует её с ранее собранными данными (образец) и выдает результат с некоторой долей отклонения.
В качестве средства определения состава может использоваться специальный датчик.
При первоначальном анализе наиболее очевидным и точным способом определения состава продукта является спектральный анализ, производимый с помощью спектрометра. Спектрометр применяется для определения практически всех веществ, которые существуют на Земле. Его также можно использовать для определения состава продуктов.
Известно, что каждый химический элемент испускает и поглощает характерный только для него световой спектр. В соответствии с этим, возможно определение наличия этих веществ в том или ином материале по присущему только им спектру. Современные методы спектрального анализа позволяют установить наличие вещества массой до миллиардных долей грамма в пробе - за это ответственен показатель интенсивности излучения. Уникальность испускаемого спектра атомом характеризует его глубокую взаимосвязь с физической структурой.
Метод, который был бы не связан с непосредственным использованием части продукта в исследовании (тестировании), как нельзя лучше подойдет для использования потребителем, т.к. такой способ обеспечит простоту использования и, следовательно, более высокую вероятность применения. Спектроскопические методы для определения качества пищевых продуктов отвечают требованиям быть простыми и легким в использовании.
Цель написания диссертации создание устройства, алгоритма и программного обеспечения для определения подлинности товара, путем выявления различий в подлинном и фальсифицированном товаре.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе потребовалось решения следующих задач.
1. Исследовать предметную область спектрометрии.
2. Рассмотреть способы защиты от поделки и существующие методы защиты.
3. Рассмотреть алгоритмы обработки изображений.
4. Разработать конструкцию (состав элементов, принципы их взаимодействия) устройства, принципиальную схему, схему платы, структуру базы данных и схему информационной модели.
5. Разработать программное обеспечение для работы с устройством.
Объектом диссертационного исследования служат устройства выявления фальсификатов на территории Российской Федерации и в странах зарубежья.
Предметом исследования являются информационные и оптические технологии, направленные на выявление фальсификатов.
Для решения поставленных задач использованы методы теории информационных, физических и оптических систем и технологий.
Теоретической и методологической основой диссертации послужили: теория оптических систем, физика, методы эмпирического и статистического анализа, результаты исследований отечественных и зарубежных ученых в спектроскопии, законодательные, нормативно-правовые акты Российской Федерации.
Научная новизна диссертационного исследования. Элементы научной новизны диссертационного исследования определяются следующими моментами:
1) выполнен анализ существующих методов и способов защиты от подделки;
2) разработана конструкция оптической схемы устройства;
3) определены компоненты и разработана принципиальная схема устройства;
4) разработана база данных и программное обеспечение управления устройства.
Научные результаты диссертации состоят в следующем.
1. Проведено обоснование предметной области и проблем развития защиты от подделки.
2. Обобщен опыт создания существующих систем выявления фальсификатов, обоснована схема устройства выявления фальсифицированной продукции.
3. Предложен метод определения фальсифицированной продукции.
Теоретическое значение результатов диссертационного исследования заключается в разработке схемы, модели и программного обеспечения устройства.
Практическое значение результатов диссертации состоит в разработке и реализации устройства и программного обеспечения для выявления фальсифицированной продукции.
Апробация материалов исследования. Основные положения диссертации были обсуждены на всероссийских и международных научно-практических конференциях.
Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 4 научных работах.
На защиту выносятся:
1) перечень, состав, структура и принципы взаимодействия элементов устройства, предназначенного для выявления фальсифицированной продукции;
2) принципы построения устройства, информационной системы, принципиальной схемы и разработки программного обеспечения.
Развитие технологий и средств производства с одной стороны и отсутствие 100% гарантии качества продукции с другой, будут стимулировать развитие средств защиты от фальсифицированной продукции. Особенно этот вопрос актуален в XXI веке в мире техники и технологий. Собрав и изучив информацию о фальсификации и способах борьбы с ней, был определен метод и алгоритм создания устройства для выявления фальсификата.
В результате выполнения работ на данном этапе:
- разработан алгоритм работы устройства;
- разработана оптическая схема устройства;
- определена компонентная база и разработана принципиальная схема устройства;
- разработана плата устройства;
- разработано программное обеспечение устройства.
Результаты исследования докладывались на:
- VII Научно-практическая конференция «Информационно-измерительная техника и технологии» с международным участием.
- XII Всероссийская школа-конференция студентов, аспирантов, молодых ученых «ИННОВАТИКА-2016» с международным участием.
- XIII Всероссийская школа-конференция студентов, аспирантов, молодых ученых «ИННОВАТИКА-2017» с международным участием
Результаты исследования опубликованы в:
- MATEC Web of Conferences.
- Сборник материалов VII Научно-практическая конференция «Информационно-измерительная техника и технологии» с международным участием.
- Сборник материалов XII Всероссийская школа-конференция студентов,
аспирантов, молодых ученых «ИННОВАТИКА-2016» с международным участием.
- Сборник материалов XIII Всероссийская школа-конференция студентов,
аспирантов, молодых ученых «ИННОВАТИКА-2017» с международным участием.
Полученные в ходе работы на данном этапе результаты будут использоваться для создания прототипа компактного спектрометра для выявления фальсифицированной продукции.
В результате выполнения работ на данном этапе:
- разработан алгоритм работы устройства;
- разработана оптическая схема устройства;
- определена компонентная база и разработана принципиальная схема устройства;
- разработана плата устройства;
- разработано программное обеспечение устройства.
Результаты исследования докладывались на:
- VII Научно-практическая конференция «Информационно-измерительная техника и технологии» с международным участием.
- XII Всероссийская школа-конференция студентов, аспирантов, молодых ученых «ИННОВАТИКА-2016» с международным участием.
- XIII Всероссийская школа-конференция студентов, аспирантов, молодых ученых «ИННОВАТИКА-2017» с международным участием
Результаты исследования опубликованы в:
- MATEC Web of Conferences.
- Сборник материалов VII Научно-практическая конференция «Информационно-измерительная техника и технологии» с международным участием.
- Сборник материалов XII Всероссийская школа-конференция студентов,
аспирантов, молодых ученых «ИННОВАТИКА-2016» с международным участием.
- Сборник материалов XIII Всероссийская школа-конференция студентов,
аспирантов, молодых ученых «ИННОВАТИКА-2017» с международным участием.
Полученные в ходе работы на данном этапе результаты будут использоваться для создания прототипа компактного спектрометра для выявления фальсифицированной продукции.
