結(jié)果與討論

在本研究中，我們利用訓(xùn)練數(shù)據(jù)集構(gòu)建模型，對(duì)四種從近紅外（NIR）圖像中提取與聚合物結(jié)晶度相關(guān)特征的方法進(jìn)行了深入探討。

首先，使用 SIMCA - P + V10 軟件，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)留一交叉驗(yàn)證程序確定了模型的 PLS 成分?jǐn)?shù)量。

在方法 1 和 2 構(gòu)建的 PLS 模型中，基于二階導(dǎo)數(shù)的模型 2 相較于使用平均光譜的方法 1，對(duì)數(shù)據(jù)的效果更佳。  編輯

對(duì)于方法 3 和方法 4，通過(guò)選擇 MIA（t12）得到的前兩個(gè)得分向量的線(xiàn)性組合來(lái)優(yōu)化模型預(yù)測(cè)能力

當(dāng) r 比為 0.8 時(shí)，方法 3 取得最佳結(jié)果；而 r 比為 0.1 時(shí)，方法 4 的二階導(dǎo)數(shù)能提供最佳的 MIR 模型。不過(guò)，方法 4 的預(yù)測(cè)能力相對(duì)較低，原因在于低 r 比使得結(jié)晶度與數(shù)據(jù)中最大變異源 t1 幾乎無(wú)關(guān)，而主要與 t2 相關(guān)，且二階導(dǎo)數(shù)中的大部分信息與結(jié)晶度關(guān)聯(lián)不大。

通過(guò)比較四種方法的擬合質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)原始反射光譜（方法 1）誤差最大，二階導(dǎo)數(shù)（方法 2）表現(xiàn)較好

應(yīng)用于反射光譜的 MIR 方法 3 和應(yīng)用于二階導(dǎo)數(shù)的 MIR 方法 4 的均方根誤差分別為 1.78 和 6.83。這表明對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行 MIA 提取相關(guān)特征，在直接應(yīng)用于光譜時(shí)可提升預(yù)測(cè)能力，但在使用二階導(dǎo)數(shù)時(shí)卻適得其反。

在模型驗(yàn)證和結(jié)晶度空間分布的研究中，我們運(yùn)用在訓(xùn)練集上開(kāi)發(fā)的四個(gè)模型，對(duì)未用于建模的樣本區(qū)域進(jìn)行結(jié)晶度預(yù)測(cè)。 

由于冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致樣品表面產(chǎn)生結(jié)晶模式差異，這些方法應(yīng)能捕捉到這些變化。

通過(guò)對(duì) HDPE、PP 和 LDPE 三種聚合物樣品的分析發(fā)現(xiàn)，不同方法預(yù)測(cè)的結(jié)晶度存在顯著差異。

方法 1 略有高估，基于二階導(dǎo)數(shù)的方法 2 和方法 4 傾向于預(yù)測(cè)樣品的平均結(jié)晶度，而只有基于反射光譜的 MIR 方法 3 能提供合理的結(jié)晶度分布圖，其平均預(yù)測(cè)誤差，在 DSC 實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，且方法 3 和 4（MIR 模型）對(duì)所有聚合物種類(lèi)的預(yù)測(cè)誤差更一致，這為分析復(fù)雜材料提供了可能。

盡管方法 2 和方法 3 在訓(xùn)練集上的預(yù)測(cè)結(jié)果相近，但在預(yù)測(cè)特定聚合物類(lèi)型表面結(jié)晶度分布時(shí)卻大相徑庭。這是因?yàn)榻Y(jié)晶度矢量的方差源于每種聚合物的平均結(jié)晶度差異以及冷卻速率引起的變化。

方法 2 通過(guò)增強(qiáng)光譜躍遷，更適合預(yù)測(cè)平均結(jié)晶度或識(shí)別聚合物類(lèi)型，而方法 3 基于原始反射光譜的 MIR 模型對(duì)局部結(jié)晶度變化的解釋能力更強(qiáng)。

結(jié)論

本研究致力于開(kāi)發(fā)快速、非侵入式的在線(xiàn)近紅外成像傳感器，用于監(jiān)測(cè)薄聚合物材料表面結(jié)晶度的時(shí)空變化。過(guò)去基于探針的近紅外光譜法只能測(cè)量樣品上的單個(gè)點(diǎn)或線(xiàn)，無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)薄聚合物材料局部微結(jié)構(gòu)精細(xì)測(cè)量的需求。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們測(cè)試并比較了四種方法，結(jié)果顯示方法 2 和方法 3 在預(yù)測(cè)大范圍結(jié)晶度時(shí)表現(xiàn)出色，但只有方法 3 能夠成功預(yù)測(cè)冷卻速率變化引起的細(xì)微結(jié)晶度變化，且其預(yù)測(cè)的結(jié)晶度空間分布與加工條件相符，并得到了部分驗(yàn)證。

此外，方法 3 對(duì)于三種聚合物使用單個(gè)模型時(shí)預(yù)測(cè)能力始終較高，這一特性使其在聚合物共混物或復(fù)合材料等更復(fù)雜材料的分析中具有廣闊的應(yīng)用前景。

以象科技由西安光機(jī)所光學(xué)博士團(tuán)隊(duì)，行業(yè)資深專(zhuān)家，光譜軟件算法團(tuán)隊(duì)，光學(xué)應(yīng)用博士等相關(guān)人員共同發(fā)起成立的科技型公司，目前投產(chǎn)市場(chǎng)可見(jiàn)光、近紅外、短波中紅外高光譜相機(jī)，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，突破進(jìn)口技術(shù)壁壘，打破進(jìn)口短波紅外高光譜相機(jī)的技術(shù)限制。

以象科技是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售于一體的科技型公司。目前經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品有激光共聚焦，激光散斑血流成像儀，光譜儀，高光譜相機(jī)等光學(xué)產(chǎn)品。研發(fā)中心設(shè)立于西安，銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)、完善售后服務(wù)機(jī)構(gòu)設(shè)立覆蓋全國(guó)。

   以象科技作為一家由西安光機(jī)所光學(xué)博士團(tuán)隊(duì)、行業(yè)資深專(zhuān)家、光譜軟件算法團(tuán)隊(duì)以及光學(xué)應(yīng)用博士等多元專(zhuān)業(yè)力量共同發(fā)起創(chuàng)立的科技型企業(yè)，在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出了非凡的潛力與強(qiáng)勁的實(shí)力，正逐步成為行業(yè)內(nèi)的一顆璀璨新星。

其團(tuán)隊(duì)成員憑借深厚的學(xué)術(shù)造詣與豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建起了一座堅(jiān)實(shí)的技術(shù)堡壘。西安光機(jī)所光學(xué)博士團(tuán)隊(duì)深入鉆研光學(xué)核心原理，在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及創(chuàng)新方面持續(xù)發(fā)力，致力于打造出具有性能與高精度的光學(xué)基礎(chǔ)架構(gòu)。行業(yè)資深專(zhuān)家則猶如敏銳的市場(chǎng)領(lǐng)航員，他們憑借對(duì)行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)的精準(zhǔn)把握以及對(duì)市場(chǎng)需求變化的前瞻性洞察，為公司的產(chǎn)品戰(zhàn)略布局指明方向，確保每一款產(chǎn)品都能精準(zhǔn)對(duì)接市場(chǎng)痛點(diǎn)，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。光學(xué)應(yīng)用博士則專(zhuān)注于探索光學(xué)技術(shù)在各個(gè)實(shí)際領(lǐng)域的落地應(yīng)用，他們深入挖掘產(chǎn)品在不同場(chǎng)景下的潛在用途，從生物醫(yī)學(xué)到工業(yè)制造，從環(huán)境監(jiān)測(cè)到農(nóng)業(yè)科技，不斷拓展產(chǎn)品的應(yīng)用邊界，讓光學(xué)技術(shù)真正造福于人類(lèi)社會(huì)的各個(gè)角落。

    在產(chǎn)品層面，以象科技目前已成功投產(chǎn)并推向市場(chǎng)的可見(jiàn)光、近紅外、短波中紅外高光譜相機(jī)，無(wú)疑是其技術(shù)實(shí)力的集中體現(xiàn)。這不僅為國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)提供了更為可靠、性?xún)r(jià)比更高的光學(xué)設(shè)備選擇，還在一定程度上推動(dòng)了我國(guó)光學(xué)技術(shù)自主創(chuàng)新的進(jìn)程，提升了我國(guó)在全球光學(xué)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈中的地位。

     此外，公司經(jīng)營(yíng)的激光共聚焦、激光散斑血流成像儀、光譜儀等光學(xué)產(chǎn)品，也均在各自的領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)與性能。激光共聚焦以其超高的分辨率和清晰的成像效果，在生物醫(yī)學(xué)微觀成像領(lǐng)域成為科研人員探索生命奧秘的得力助手；激光散斑血流成像儀能夠精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)微循環(huán)血流變化，為醫(yī)學(xué)臨床診斷和疾病研究提供了重要的參考依據(jù)；光譜儀則憑借其對(duì)物質(zhì)光譜特性的精確分析能力，在材料成分分析、環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)以及食品安全檢測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮著的作用。

以象科技秉持著集研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)營(yíng)模式，展現(xiàn)出了強(qiáng)大的綜合實(shí)力與協(xié)同效應(yīng)。其研發(fā)中心坐落于西安這座充滿(mǎn)科技活力與創(chuàng)新氛圍的城市，依托當(dāng)?shù)刎S富的科研資源與人才優(yōu)勢(shì)，持續(xù)不斷地投入大量資源進(jìn)行技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，為公司的產(chǎn)品迭代升級(jí)和技術(shù)突破提供了源源不斷的動(dòng)力源泉。

與此同時(shí)，公司精心構(gòu)建的銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)如同一張緊密交織的大網(wǎng)，全面覆蓋全國(guó)各個(gè)地區(qū)，確保了產(chǎn)品能夠快速、高效地觸達(dá)每一位客戶(hù)手中。而完善的售后服務(wù)機(jī)構(gòu)則像是一位貼心的守護(hù)者，隨時(shí)為客戶(hù)提供、多層次的技術(shù)支持與售后服務(wù)保障，讓客戶(hù)在使用產(chǎn)品的過(guò)程中無(wú)后顧之憂(yōu)，進(jìn)一步增強(qiáng)了客戶(hù)對(duì)公司品牌的信任度與忠誠(chéng)度。

以象科技憑借其團(tuán)隊(duì)、創(chuàng)新的產(chǎn)品以及完善的運(yùn)營(yíng)模式，在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域正穩(wěn)步前行，未來(lái)有望在國(guó)內(nèi)乃至全球市場(chǎng)上取得更為輝煌的成就，為推動(dòng)光學(xué)科技的進(jìn)步與應(yīng)用普及做出更多貢獻(xiàn)。