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ImSpector系列成像光譜儀,，是全球高光譜成像技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者Specim公司推出的高性能光譜儀,，專為VIS（380-800nm）,、VNIR（400-1000nm）和NIR（900-1700nm）波段設(shè)計(jì)。ImSpector成像光譜儀為世界各地的集成商和機(jī)器制造商提供了一種簡(jiǎn)單的,、高性能的、高性價(jià)比的集成方法，當(dāng)它與科學(xué)灰度CCD/CMOS相機(jī)或InGaAs傳感器相結(jié)合時(shí),，即組成了一個(gè)線掃描光譜成像設(shè)備，應(yīng)用于日常使用的各種檢查,、分類和其他機(jī)器視覺解決方案,。

ImSpector成像光譜儀優(yōu)化了每個(gè)模組的光譜分辨率、探測(cè)器尺寸,、空間分辨率和成像速度,，可提供市場(chǎng)上最高光學(xué)性能的無(wú)失真圖像，以滿足最苛刻的應(yīng)用要求,。

可選前置光學(xué)鏡頭：

ü  標(biāo)準(zhǔn)系列：OL8,、OL12、OL17,、OL23,、OL35用于2/3英寸或更小探測(cè)器

ü  增強(qiáng)系列：OLE9、OLE18.5,、OLE23,、OLE140用于2/3英寸或更大探測(cè)器

ü  其他系列：OLES15、OLES22.5,、OLES30,、OLES56用于N17E

可選配件：

ü  機(jī)械快門（增強(qiáng)系列）

ü  收集光纖

ü  帶阻濾波器，OBF 570(矩形14×12mm或圓形20mm ?和17mm ?),，用于V10和V10E

ü  用于光源監(jiān)測(cè)的光纖漫射輻照度傳感器FODIS(增強(qiáng)系列)

技術(shù)參數(shù)：

注：

*1 可在探測(cè)器窗口前安裝帶阻濾波器

*2 系統(tǒng)光譜和空間分辨率還取決于探測(cè)器的離散成像特性和透鏡質(zhì)量

應(yīng)用案例一：黃曲霉毒素B1自然污染的花生分類

南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院Xueming He等研究人員，使用ImSpector V10e光譜儀+EMCCD相機(jī)組成400-1000nm高光譜成像系統(tǒng),，提取并整合光譜,、顏色和紋理特征，并采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）方法測(cè)定參考AFB1水平,，用以實(shí)現(xiàn)一種基于非破壞性高光譜成像方法來(lái)區(qū)分正常和自然黃曲霉毒素B1（AFB1）污染的花生,。

圖1-1：高光譜成像系統(tǒng)示意圖（左）；花生樣品RGB及分割處理圖像（右）：(a1)- (a4)依次為AFB1含量最?。?.1 ppb）的花生分割前RGB圖像,、ROI二值圖像、分割后RGB圖像和分割后灰度圖像,；(b1)-(b4)為AFB1含量最高（599.21 ppb）的花生對(duì)應(yīng)圖像

對(duì)全光譜進(jìn)行了不同的預(yù)處理,，線性判別分析（LDA）結(jié)果表明，先進(jìn)行Savitzky-Golay平滑（SGS）,，然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換（SNV）可以實(shí)現(xiàn)最佳判別,，對(duì)校準(zhǔn)集和驗(yàn)證集的準(zhǔn)確率分別為90%和92%。最后,，將偏最小二乘判別分析（PLS-DA）和支持向量機(jī)（SVM）的性能與LDA進(jìn)行了比較，帶有RBF核的支持向量機(jī)對(duì)校準(zhǔn)集和驗(yàn)證集的準(zhǔn)確率分別為93%和94%,，結(jié)果最好,。

圖1-2：（a） 所有150個(gè)花生樣品的原始光譜和（b）SGS+SNV光譜

本研究展示了高光譜成像在花生AFB1污染直接分類中的應(yīng)用潛力，并證明紋理和光譜特征的結(jié)合可以改善建模結(jié)果,。

應(yīng)用案例二：葡萄籽無(wú)損快速品種識(shí)別和可視化表達(dá)

浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院Yong He等研究人員,，使用ImSpector N17E光譜儀+ Xeva 992相機(jī)組成HSI系統(tǒng)，分別采集了三個(gè)葡萄品種的14015,、14300和15042顆葡萄種子在874-1734nm光譜范圍內(nèi)的高光譜圖像,。通過(guò)小波變換對(duì)像素級(jí)光譜進(jìn)行預(yù)處理，然后提取每個(gè)葡萄籽的光譜,。對(duì)高光譜圖像進(jìn)行主成分分析（PCA）,，使用前六個(gè)PCs的分?jǐn)?shù)用于定性識(shí)別不同品種之間的模式，前六個(gè)PCs的載荷用于識(shí)別有效波長(zhǎng)（EWs）,。

圖2-1：左：對(duì)前六個(gè)主成分（PCs）的圖像進(jìn)行評(píng)分：（a）PC1,；（b） PC2；（c） PC3,；（d） PC4,；（e） PC5；和（f）PC6,。右：前六個(gè)主成分的載荷：（a）PC1,；（b） PC2,；（c） PC3；（d） PC4,；（e） PC5,；和（f）PC6

使用支持向量機(jī)（SVM）建立基于EWs的光譜判別模型。結(jié)果表明,，該方法能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出每種葡萄籽的品種,，驗(yàn)證精度為94.3%，預(yù)測(cè)精度為88.7%,。使用每個(gè)品種的外部驗(yàn)證圖像來(lái)評(píng)估所提出的模型,，并形成分類圖，其中每個(gè)單個(gè)葡萄籽被正確識(shí)別為屬于不同的品種,。

圖2-2：（a）-（f）以此為品種I-Ⅲ的原始灰度圖像和相應(yīng)分類圖

總體結(jié)果表明,，高光譜成像（HSI）技術(shù)結(jié)合多元分析可以作為一種有效的工具，用于葡萄籽的無(wú)損快速品種識(shí)別和可視化表達(dá),，該方法在開發(fā)多光譜成像系統(tǒng)以供實(shí)際應(yīng)用方面具有很大潛力,。

參考文獻(xiàn)：

[1] He X , Yan C , Jiang X , et al. Classification of aflatoxin B1 naturally contaminated peanut using visible and near-infrared hyperspectral imaging by integrating spectral and texture features[J]. Infrared Physics & Technology, 2021:103652.

[2] Yiying Z , Chu Z , Susu Z , et al. Non-Destructive and Rapid Variety Discrimination and Visualization of Single Grape Seed Using Near-Infrared Hyperspectral Imaging Technique and Multivariate Analysis[J]. Molecules, 2018, 23(6):1352-.