硕士论文——基于NIRS和3D可视化技术的红木家具鉴别系统应用究.doc

1、 分类号 密级 UDC 全日制硕士专业学位研究生学位论文 基于 NIRS 和 3D 可视化技术的红木家具鉴别系统应用 究 作 者 姓 名： 指 导 教 师： 专业学位名称： 工程硕士 领 域 名 称 ： 机械工程 研 究 方 向： 近红外光谱技术 所 在 学 院： 工程学院 论文提交日期： 浙 江 农 林 大 学 20XX 年 X 月 XX 日 摘要 摘要 随着社会 经济的快速发展和人民对生活品质要求的不断提高，红木家具产品受到 越来越多人的关注。在网络技术飞速发展的今天，互联网俨然已经成为红木家具企业 与消费者之间的桥梁，红木家具产品的展销模式随着互联网的发展也在不断改变和创 新。传统的家具

2、产品展示手段还停留在以照片和文字等信息的二维层面上，单调、缺 乏真实感，另外红木家具作为高档消费品，近年来市场上造假现象频频发生，如何将 红木家具更加真实有效的展现在消费者面前，成为困扰许多红木家具企业的问题。 为解决以上问题，本文提出并设计了一套基于 NIRS 和 3D 可视化技术的红木家 具鉴别系统，该系统将近红外光谱分析技术和 3D 可视化技术结合，将红木家具产品 以三维立体的形式更加真实的呈现在用户面前。通过比较多种 Web 3D 可视化技术的 优缺点，选择 Java 3D 技术来构建红木家具产品 3D 可视化场景，对场景的结构和坐 标进行了详细的分析和设计，研究了场景的光照和材质变换

3、，对场景中红木家具图像 信息的获取和材质贴图方法进行了分析，研究了场景局部区域放大的方法，使用 Applet 容器在网页中实现了红木家具的 3D 展示，展示效果良好；系 统中利用了前人 对于近红外光谱技术在木材鉴别领域的探索，提出了红木家具的在线鉴别，把珍稀木 材的鉴别计算模型部署到云端，封装好接口以提供用户访问，用户在红木家具在线鉴 别模块中，通过鼠标经过红木家具相应位置时，弹出此位置的红木家具光谱图和详细 信息等操作，实现了红木家具线上线下的 “ 一对一 ” ，解决了销售过程中消费者对产 品真伪存在疑虑的问题，同时冲击了消费者的眼球，激发了消费者的购买欲。 将近红外光谱分析技术和 3D 可

4、视化技术的有效结合，应用在红木家具产品的营销活动中，为红木家具企业找到了一个 良好的销售方法，具有较好的发展前景。 关键词 ：近红外光谱分析技术； Web 3D 可视化技术；红木家具；在线鉴别；销售方法 I ABSTRACT ABSTRACT With the rapid development of social economy and the peoples quality of life requirements continue to improve, mahogany furniture products have drawn more and more attention. Alo

5、ng with the rapid development of network technology, the Internet seems to have become a bridge between mahogany furniture business and consumers, mahogany furniture products sales model is also constantly breaking. Traditional furniture products display means still stay in the two-dimensional level

6、 of information such as photos and texts, monotonous and lack of realism, the other mahogany furniture as a high-end consumer goods, in recent years, the phenomenon of fraud on the market frequently occur, how to real and effective show mahogany furniture in front of consumers, become troubled many

7、mahogany furniture business problems. In order to solve the above problems, this paper presents and designs a set of mahogany furniture identification system based on NIRS and 3D visualization technology. The system combines the near infrared spectroscopy and 3D visualization technology to make the

8、mahogany furniture products more real in three-dimensional presented in front of the user. This paper compares the advantages and disadvantages of various Web 3D visualization technologies, chooses Java 3D technology to construct the 3D visualization scene of mahogany furniture products, analyzes an

9、d designs the structure and coordinates of the scene in detail, and studies the lighting and material transformation of the scene. In this paper, the method of enlarging the local area of the scene is studied. Applet container is used to realize the 3D display of mahogany furniture in the webpage, a

10、nd the display effect is good; The system uses the predecessors for the near infrared spectroscopy technology in the field of identification of wood, proposed the online identification of mahogany furniture, the identification of rare wood identification model to the cloud, packaged interface to pro

11、vide user access, the user in the mahogany furniture online identification module, through the mouse click on the corresponding position of mahogany furniture, pop up the location of the mahogany furniture, spectrum and detailed information and other operations to achieve the mahogany furniture onli

12、ne line “one on one“, to solve the sale of consumers in the product of the existence of doubts about the authenticity of the problem, while the impact of the consumers eye, to stimulate the consumers desire to buy. The combination of near infrared spectroscopy and 3D visualization technology has bee

13、n applied to the marketing activities of mahogany furniture products, which has found a good sales method for mahogany furniture enterprises and has good prospects for development. Key words: near infrared spectroscopy (NIRS) ； Web 3D visualization technology ； mahogany furniture； online identificat

14、ion； sales method II 目录 目 录 摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I ABSTRACT. II 1 绪论 . . 1 1.1 研究背景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 国内外研究现状 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

16、1.3 课题的研究方案和 意义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.1 课题的研究方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.2 课题的研究意义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 论文研究的 主要内 容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 系统相关理论与技术基础 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1 近红外光谱技术的 理论基础 . . . . . . .

19、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1.1 近红外光谱技术 原 理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20、. . . . . . 7 2.1.2 近红外光谱技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1.3 近红外光谱技术 特 点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2 实验材料及定性分 析方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2.1 实验样本 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2.2 实验方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23、 . . . . . 9 2.3 3D 可视化技术的理 论基础 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.1 3D 可视化技术概 述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.2 Web 3D 可视化技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.3 Web 3D 可视化技术的 建模方 法

25、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4 系统设计模式 和框架介 绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26、 . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.1 MVC 设计模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.2 Struts 框架 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.4.3 Spring 框架 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.4.4 Hibernat e 框架 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.5 本章小结 . . . . . . . . . . . . . . .

29、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3 系统总体设计 . . 20 3.1 系统总体设计 方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.2 红木家具 3D 可视化的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2.1 三维建模方法的选

31、择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2.2 实时渲染方法的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32、 . . . . . . . . . . . . 22 III 目录 3.2.3 Web 3D 可视化方法的选择 . 22 3.3 红木家具在线鉴别的设计 . 23 3.3.1 红木家具在线鉴别方法的设计 . 23 3.4 系统整体功能模块设计 . 24 3.5 本章小结 . 25 4 系统的关键技术研究 . 26 4.1 近红外光谱识别算法 . 26 4.2 近红外光谱鉴别模型 . 26 4.2.1 鉴别模型的构建流程 . 26 4.2.2 近红外光谱建模模型优化 . 28 4.3 Java 3D 可视化场景坐标系建立 . 30 4.4 本章小结 . 32 5 系统各功能模块的开发与实现 .

33、 33 5.1 基于 Java 3D 的红木家具可视化场景实现 . 33 5.1.1 Java 3D 可视化场景结构设计 . 33 5.1.2 场景的光照和材质 变换 . 34 5.1.3 场景图像信息获取和材质贴图 . 34 5.1.4 场景局部区域放大的方法 . 35 5.2 红木家具 3D 展示 . 36 5.3 红木家具在线鉴别 . 38 5.3.1 服务器端交互模块的构建 . 38 5.3.2 红木家具在线鉴别实现 . 39 5.4 系统其他模块的设计与实现 . 41 5.4.1 系统主页面 . 41 5.4.2 三维展销模块 . 42 5.4.3 红木文化模块 . 43 5.4.4 用户登录注册模块 . 43 5.5 本章小结 . 44 6 系统应用分析 . . 45 6.1 稳定性测试 . 45 6.2 系统维护 . 46 7 总结与展望 . 47 7.1 总结 . 47 IV 目录 7.2 展望 . 47 参考文献 . 49 附录 .