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研究作 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 学年 月 日摘要I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
2、，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，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
3、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
4、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ABSTRACTIIABSTRACTWith 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. Along with the rapid development of network technology
5、, 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 of information such as photos and texts, monotonou
6、s 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 mahogany furniture business problems.In order to so
7、lve 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 mahogany furniture products more real in three-dimen
8、sional 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 and designs the structure and coordinates of the scene
9、 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, and the display effect is good; The system uses the p
10、redecessors 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 provide user access, the user in the mahogany furniture
11、 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 online line “one on one“, to solve the sale of consumers
12、 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 been applied to the marketing activities of mahogany fur
13、niture 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 identification；sales method目录III目 录摘要 .IABSTRACT.II1 绪论 .31.1 研究背景 .31
14、.2 国内外研究现状 .41.3 课题的研究方案和意义 .61.3.1 课题的研究方案 .61.3.2 课题的研究意义 .71.4 论文研究的主要内容 .82 系统相关理论与技术基础 .102.1 近红外光谱技术的理论基础 .102.1.1 近红外光谱技术原理 .102.1.2 近红外光谱技术 .102.1.3 近红外光谱技术特点 .112.2 实验材料及定性分析方法 .112.2.1 实验样本 .112.2.2 实验方法 .122.3 3D 可视化技术的理论基础 .142.3.1 3D 可视化技术概述 .142.3.2 Web 3D 可视化技术 .142.3.3 Web 3D 可视化技术的建
15、模方法 .182.4 系统设计模式和框架介绍 .192.4.1 MVC 设计模式 .192.4.2 Struts 框架 .202.4.3 Spring 框架 .212.4.4 Hibernate 框架 .222.5 本章小结 .223 系统总体设计 .233.1 系统总体设计方案 .233.2 红木家具 3D 可视化的设计 .243.2.1 三维建模方法的选择 .243.2.2 实时渲染方法的选择 .25目录IV3.2.3 Web 3D 可视化方法的选择 .253.3 红木家具在线鉴别的设计 .263.3.1 红木家具在线鉴别方法的设计 .263.4 系统整体功能模块设计 .273.5 本章小
16、结 .284 系统的关键技术研究 .294.1 近红外光谱识别算法 .294.2 近红外光谱鉴别模型 .294.2.1 鉴别模型的构建流程 .294.2.2 近红外光谱建模模型优化 .314.3 Java 3D 可视化场景坐标系建立 .334.4 本章小结 .355 系统各功能模块的开发与实现 .365.1 基于 Java 3D 的红木家具可视化场景实现 .365.1.1 Java 3D 可视化场景结构设计 .365.1.2 场景的光照和材质变换 .375.1.3 场景图像信息获取和材质贴图 .375.1.4 场景局部区域放大的方法 .385.2 红木家具 3D 展示 .395.3 红木家具在
17、线鉴别 .405.3.1 服务器端交互模块的构建 .405.3.2 红木家具在线鉴别实现 .415.4 系统其他模块的设计与实现 .445.4.1 系统主页面 .445.4.2 三维展销模块 .455.4.3 红木文化模块 .455.4.4 用户登录注册模块 .465.5 本章小结 .476 系统应用分析 .486.1 稳定性测试 .486.2 系统维护 .497 总结与展望 .507.1 总结 .50目录V7.2 展望 .50参考文献 .52附录 .56附录 1：Java 3D 可视化场景中建立移动观察点代码 .56附录 2：调用 Java 3D 参数代码 .56附录 3：红木家具旋转速度调
18、节代码 .57附录 4：构建 SIMCA 模型代码 .57附录 5：SIMCA 预测程序代码 .58附录 6：hover 选择器关键代码 .59附录 7：MD5 加密算法代码 .60个人简介 .62致 谢 .631 绪论11 绪论1.1 研究背景当今社会飞速发展，家具产品已经成为人们生活中越来越重要的消费品之一。红木家具是一种具有深厚文化底蕴的产品，它形象地表现了不同社会形态下人们的消费水准和生活习惯，人们对它的消费很真实地反映了社会、文化以及人的心理和行为认知的变化。中国红木国家标准 GB/T 18107-2000 将 5 属 8 类 33 种珍稀木材列为红木 1。当今社会形态下，纵观家具行
19、业的发展历程，发现家具产品在设计和工艺上都日趋成熟化，取得了飞速的发展，同时在互联网大背景下，多数家具企业对自己产品的营销模式也在不断的改革和创新，许多家具企业的经营理念逐步变成以顾客为主要导向的经营方式，一改传统的以产品为导向的销售模式 2，家具产品的竞争也已经从传统的价格高低战逐步过渡到品质战和销售渠道战，面对家具产业链下游消费者需求的急速膨胀，传统的企业自营的销售模式已完全不能满足市场发展的需求，家具销售若要突破，必须进行创新。在信息技术飞速发展的今天，许多精明的家具企业开始认识到通过互联网来开展营销活动的巨大影响力。通过互联网对家具产品进行展示推广，毋庸置疑这种方式是企业和消费者之间建
20、立连接最方便、最具发展力的途径 3。将红木家具产品更加真实地放在网上进行展示推广，消费者可以全天候地对产品进行浏览、查询与购买，极大地满足了消费者的个性化需求；同时，红木家具生产者可以实时跟踪了解消费者对某红木家具产品的各种反馈信息，并对反馈信息给予及时回复，使产品的性能和服务更加符合消费者的要求。传统的家具推广方法还停留在二维展示层面，二维展示使消费者难以对其产品产生全面认识，缺乏真实感。如果可以将家具产品真实立体的在网络上进行展示，客户可以看到家具产品 360 度全方位的产品信息，使客户足不出户就能够身临其境的感受产品的真实效果。因此，如何改变传统的二维展示销售模式的单调、不真实的问题，如
21、何运用 3D 可视化技术对红木家具产品进行三维展示，甚至如何将网站改造成三维展示网站，成为本论文迫切需要解决的问题。近年来，红木家具市场水涨船高，不少不良红木家具企业采用中低档珍稀木材冒充高档红木，严重干扰了市场秩序，消费者对红木家具的投诉量正在逐年上升 4。近年来，近红外光谱技术作为一种具有无损、高效、快速、低成本、便于在线检测的技术，其与化学计量学相结合在木材检测与木材识别方面取得飞速发展 5。近红外光谱技术与 3D 可视化技术的结合，运用在红木家具的三维展销平台上，使计算机终端前的用户可以获得更多更复杂的信息，并能够和计算机进行人机交流，实现人机互动，在三维展销平台上不仅可以 360 度
22、全方位的查看红木家具的三维图，而基于 NIRS 和 3D 可视化技术的红木家具鉴别系统应用研究2且还可以通过鼠标经过红木家具图片热区位置时，弹出此位置的光谱图和所属类别等信息，确保红木家具的线上和线下的“一对一”。此方法的提出能很好地帮助红木家具企业解决了在网络推广过程中遇到的问题。1.2 国内外研究现状我国电子商务发展日新月异，其发展和壮大的的过程主要经历了四个重要阶段，并且取得了辉煌的成绩，得到了世界各国业内人士的肯定。第一个阶段，在九十年代初，电子商务这个概念被少数人所熟知，同时国内开启了电子商务应用阶段，随后越来越多的人认识到电子商务的优越性；第二个阶段，是一个十分重要的阶段，开展三金工程，为电子商务的进一步发展壮大奠定了良好的基础；第三个阶段，此阶段电子商务取
