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工业分选:高光谱技术在中药成分判别中的应用

日期:2021-09-24 08:54
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摘要:利用高光谱成像仪获取900-1700nm近红外波段中药样品:三药粉、当归粉、天麻粉、芡实粉、杜仲粉为样本。


测试原理及方法:
  
    高光谱成像技术是近二十年来发展起来的基于非常多窄波段的影像数据技术,其突出的应用是遥感探测领域,并在越来越多的民用领域有着更大的应用前景。它集中了光学、光电子学、电子学、信息处理、计算机科学等领域的先进技术,是传统的二维成像技术和光谱技术有机的结合在一起的一门新兴技术。

  
    高光谱成像技术的定义是在多光谱成像的基础上,在从紫外到近红外(200-2500nm)的光谱范围内,利用成像光谱仪,在光谱覆盖范围内的数十或数百条光谱波段对目标物体连续成像。在获得物体空间特征成像的同时,也获得了被测物体的光谱信息。 

 

高光谱技术在中药成分判别中的应用

 入射狭缝-准直透镜-PGP-聚焦透镜-CCD棱镜-光栅-棱镜:PGP。

 
    光谱仪的光谱分辨率由狭缝的宽度和光学光谱仪产生的线性色散确定。小光谱分辨率是由光学系统的成像性能确定的(点扩展大小)。

  
    成像过程为:每次成一条线上的像后(X方向),在检测系统输送带前进的过程中,排列的探测器扫出一条带状轨迹从而完成纵向扫描(Y方向)。综合横纵扫描信息就可以得到样品的三维高光谱图像数据。


    所用高光谱相机N17E,其光谱范围为:900-1700nm,探测器像素:320x256像素;光谱分辨率4.6nm;照射光源的光谱范围在300-2500nm;  

    利用GaiaSorter高光谱分选仪为测试设备并配置光谱范围在900nm-1700nm范围的成像仪来完成数据的获取。  

 

高光谱技术在中药成分判别中的应用

 图 像立方体


    高光谱图像分类方法与传统的多光谱分类有本质的区别,从高光谱图像的每个像元均可以获取一条连续的波谱曲线,就可以考虑用已知的波谱曲线和图上每个像元获取的波谱曲线进行对比,理想情况下两条波谱曲线一样,就能说明这个像元是哪种物质。大家把高光谱图像分类、物质识别、探测等称为波谱识别。  


    波谱分析方法有很多,包括:二进制编码、波谱角分类、线性波段预测(LS-Fit)、线性波谱分离、光谱信息散度、匹配滤波、混合调谐匹配滤波(MTMF)、包络线去除、光谱特征拟合、多范围光谱特征拟合等。 


    利用高光谱成像仪获取900-1700nm近红外波段中药样品:三药粉、当归粉、天麻粉、芡实粉、杜仲粉为样本。 

高光谱技术在中药成分判别中的应用

三:样品测试:  
    保健品:
 

 高光谱技术在中药成分判别中的应用

 图 特征光谱

 高光谱技术在中药成分判别中的应用

 图 特征光谱

 

高光谱技术在中药成分判别中的应用

 图 特征光谱

 高光谱技术在中药成分判别中的应用

图 特征光谱

 

高光谱技术在中药成分判别中的应用

 图 特征光谱

 

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