時間:2019-01-29
作者:易科泰
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簡介:
SWIR 短波紅外高光譜成像系統(tǒng)
SWIR成像儀是Specim推出了一款全新的,、經過重新設計和加工的具有突破性特點的短波紅外高光譜成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)在SWIR范圍內(1000 - 2500 nm)不但具有高速數據采集功能,,還擁有更多的空間像素(384),,使用CameraLink連接,可實現(xiàn)高達450fps的圖像采集速率,。
為了保證室內外不同條件下的使用,,它具有堅固的防風雨的IP54外殼和溫度穩(wěn)定的光學系統(tǒng),而且具有更低的功耗,,標稱功率僅為50W,。
憑借其溫度穩(wěn)定的光學系統(tǒng),SWIR提供了當今最具挑戰(zhàn)性的近紅外化學成像應用領域所需的穩(wěn)定性和靈敏度,,并滿足實驗室,、野外、和工業(yè)應用的最高要求,,使其成為藥物質量保證,、食品安全和農業(yè)分析等應用領域的得力助手。
主要特點
相機規(guī)格
光學特性 |
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光譜范圍 |
1000-2500nm |
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狹縫寬度 |
30μm(50或80μm可選) |
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有效狹縫長度 |
9.2mm |
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電氣特性 |
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探測器 |
低溫冷卻MCT探測器 |
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功耗 |
正常情況<50W |
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輸入電壓 |
寬電壓24V |
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機械特性 |
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大?。ㄩL×寬×高) |
傳感器 |
電源&控制單元 |
470×176×178mm |
300×190×130mm |
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重量 |
14kg |
約5kg |
用戶調節(jié) |
不支持 |
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快門 |
用于暗參考圖像采集的電機械快門 |
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環(huán)境特性 |
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存儲溫度 |
-20…﹢50℃ |
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附件 |
鏡頭,,輻射校準,校準白板,,掃描平臺 |
附件配置:SWIR系統(tǒng)提供多種附件供用戶擴大應用領域
應用領域
檢測牛油果皮下斑點
應用案例
(1)血液作為一種優(yōu)秀的信息載體,,是診斷,、毒理學和法醫(yī)學中最常用的生物材料。通常,,分析的材料直接從靜脈以液體的形式;然而,,在某些情況下,分析在表面產生的血跡會更方便,。高光譜成像在血漬分析中的一個重要應用是估算時間,,從而幫助犯罪現(xiàn)場調查人員確定案發(fā)時間。本實驗采用主成分分析(PCA)和最小噪聲分數(MNF)方法,。
如下圖:DBS卡上血斑:a為 1-19樣本,,b為 20-28樣本(左圖),經過最小噪聲分數算法血液斑點樣本a(基于PC2-PC3-PC4),,b:(基于PC2-PC3-PC5)(右圖),。
所選血斑的光譜特征(S1,S6,、S14,、S16、S22,、S26,、S27)在SWIR范圍內如右圖所示,分析顯示,,最大的變化發(fā)生在樣本血液表面涂敷后的第一個小時,。進一步研究20-27個樣本發(fā)生的變化。
對樣本進行散點圖分組,,觀察散點形狀與血跡點空間分布的相關性(如下圖)。觀察到的變化是由于血斑逐漸干燥和血紅蛋白衍生物(主要是氧血紅蛋白和金屬血紅蛋白)含量的差異造成,。
本研究采用的方法是無損的,、有效的、快速的,。通過高光譜成像,、結合PCA和MNF算法最終成功區(qū)別出在0 ~29天的血斑,準確提供了在血斑干燥過程中發(fā)生的動態(tài)過程信息,。
(2)高光譜成像在中藥質量控制中的應用——以神經毒性日本八角茴香為例
高光譜成像將傳統(tǒng)的光譜和成像技術結合起來,,從樣本中獲取光譜和空間信息。在食品飲料、農業(yè)和制藥等行業(yè),,它被成功地用作評估原材料和產品質量的分析工具,。與液相色譜等傳統(tǒng)分析方法相比,SWIR高光譜成像可以在更短的時間內進行無損分析,。
八角茴香(Illicium verum)是治療小兒絞痛的常用藥物,。然而,有記錄顯示在使用后出現(xiàn)了一些危及生命的不良事件,,在一些情況下是由于與有毒的八角茴香(Illicium anisatum,,日本八角茴香)的摻雜或替代所致。顯然,,迅速有效的質量控制方法對于防止這種可怕后果的再次發(fā)生至關重要,。
左圖上為日本毒八角茴香,下為中國八角茴香,,右圖為日本毒八角茴香(綠色)和中國八角茴香(藍色)樣品的平均吸收光譜曲線
通過肉眼很難判斷真假,,而采用光譜范圍為920-2514 nm的SWIR高光譜推掃成像系統(tǒng)獲取圖像。采用主成分分析法(PCA)對圖像進行分析,,降低數據的高維性,,去除不需要的背景,實現(xiàn)數據的可視化,。利用偏最小二乘判別法(PLS-DA)建立了4個主成分,、R2X_cum為0.84、R2Y_cum為0.81的2個物種分類模型,。隨后使用該模型作為外部數據集,,準確預測了引入模型的日本毒八角茴香(98.42%)和I. 中國八角茴香(97.85%)的身份。
結果表明,,SWIR高光譜成像技術是一種客觀,、無損的質量控制方法,可成功地對日本毒八角茴香和中國八角茴香進行精確鑒別,。此外,,該方法還可以升級到傳送帶系統(tǒng)從而檢測大批量中國八角茴香中摻雜的日本毒八角茴香。
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