非洲Z南端的沙漠和半沙漠是荒涼的地方，氣候干旱，降雨量少，氣溫極高。 但這里是世界上Z奇怪的植物—石頭花的產(chǎn)地。同時也是芬蘭生物學家University of Eastern Finland Tommi Nyman博士和挪威NIBIO Svanhovd以及南非University of Stellenbosch的植物生態(tài)學家Allan Ellis教授從進化論角度研究植物的地方。

石頭花的偽裝

    在惡劣的環(huán)境中，所有植物都需要某種偽裝以免受動物的侵害。石頭花十分擅長偽裝：身體大部分埋在土壤中，只將它多汁的葉子平頂突出到土壤表面，這使得石頭花很難被發(fā)現(xiàn)。但是由于在南非、納米比亞和博茨瓦納的土壤性質(zhì)差異很大，土壤中的礫石可以是棕色、灰色、黃色、紅色或幾乎是白色，粒徑也可以從細砂到大卵石。隨著時間的推移，一些石頭花的后代會發(fā)現(xiàn)自己得顏色相對應周圍的環(huán)境十分顯眼，處于一個十分容易被天敵發(fā)現(xiàn)的環(huán)境中。

圖1 石頭花的生長環(huán)境

尋找一個準確的顏色測量工具

    研究者們提到：“在石頭花的研究過程中，由于石頭花和環(huán)境的顏色十分接近，必須尋找一個工具盡可能準確和客觀地測量顏色，這也就是我們選擇高光譜成像技術(shù)的出發(fā)點?！?/p>

    高光譜相機非常適合顏色測量，因為它比RGB相機更準確，而且不像主觀的目視檢查，可以定義目標的顏色，例如在實驗室顏色空間中，精度可達?E<1；與另一個目標的顏色對比，相對精度?E=0.2。這比人類對顏色的感知（?E=1）要好，而且明顯優(yōu)于只能達到?E=8-10的RGB相機。

圖2 Specim IQ測試圖

 Why Specim IQ？

    當確定了利用高光譜成像技術(shù)進行研究后，下一步就是找到一個可以在南非沙漠的極端條件下工作的高光譜相機。由于惡劣的環(huán)境條件，南非研究地點多是距離長，道路崎嶇不平的地方，天氣條件極其惡劣，并且到處都是灰塵，光線刺眼變化很快，需要一個緊湊耐用，可以適應這些惡劣條件的高質(zhì)量快速相機。當Tommi Nyman博士了解到Specim IQ時，說：“這里的地形很崎嶇，所以你不想隨身攜帶非常大和沉重的設備，Specim IQ體積小，移動方便，便于運輸和現(xiàn)場使用，而且它非常適合進行我們想要的測量?！?/p>

圖3 Specim IQ現(xiàn)場測試圖

    Specim IQ的電池壽命也被認為是一個很大的優(yōu)勢，因為他們的團隊有時需要在野外露營了3-4個晚上，才能得到儲備和充電的機會。Nyman博士說：“在野外，你需要一整天只使用一個電池的高光譜相機。”

   Specim IQ相機成像速度也很快，這在惡劣和快速變化的光線條件下是必不可少的。非洲的光線很刺眼，白天太陽直射，陰影是尖銳而深邃的。當云層遮住太陽時，光照條件會在短時間內(nèi)發(fā)生劇烈變化。因此，在特定的光照條件下，設置好曝光時間，以便在下一個云出現(xiàn)并完全改變光照條件之前完成數(shù)據(jù)的快速采集。

圖4 Dr. Tommi Nyman

The future?

    目前，所有關(guān)于石頭花項目需要的數(shù)據(jù)都已經(jīng)采集完成，并且石頭花項目團隊正在進行進行數(shù)據(jù)分析，日后也會將研究成果分享給大家。

    高光譜成像在生態(tài)學研究方面還有很多潛在應用。這是一個廣泛的研究領域，有許多與石頭花研究問題類似的研究方向。便于運輸和現(xiàn)場使用的高光譜設備為生態(tài)領域的研究提供了一個新的機遇。

小百科

    石頭花：石頭花又名生石花、象蹄、元寶等，是世界的多年生小型多肉植物。莖很短，常常看不見。葉肉質(zhì)肥厚，兩片對生聯(lián)結(jié)而成為倒圓錐體，有“鞍”、“球”、“足袋”等形狀，葉頂部花紋形如樹枝，色彩美麗。生石花品種較多，各具特色。其外型和顏色酷似彩色卵石，故人稱為“活石子”或“卵石植物”。更為有趣的是其葉片的顏色會與周圍的土壤顏色相仿，來保護自己。多年生肉質(zhì)植物。高2-3cm，球體卵圓形，球狀葉淡灰棕色，頂面樹枝狀凹紋，棕色，半透明。莖較短，植株是由2片對生的肉質(zhì)葉聯(lián)結(jié)而成的圓錐體?；ń瘘S色。

       榮登封面的這項研究成果來自哈佛***神經(jīng)科學家Joshua Sanes教授領銜的科學家團隊。研究人員采用高通量單細胞基因測序的方法，創(chuàng)建了靈長類動物的視網(wǎng)膜細胞型態(tài)分類圖譜，揭示為我們帶來敏銳視覺的細胞有哪些特殊的基因特征。這項研究同時為理解人類視覺在疾病情況下如何被破壞提供了重要的基礎。

      凹：讓我們看得清清楚楚明明白白真真切切

人類的視覺在哺乳動物中出類拔萃，比如我們能夠閱讀，分辨人臉。這些功能可不簡單，需要視覺能夠分辨極細微的差異，并能迅速對焦。高清視覺全得歸功于視網(wǎng)膜中間一個極小的特殊區(qū)域——***凹，也就是眼底黃斑的中心。凹的直徑不到1.5毫米，面積只占視網(wǎng)膜的不到1%，但大腦獲得的視覺信息卻有50%來自這里。

     凹的特殊，還不僅是因為視線的“焦點”落在此處提供清晰影像，要知道哺乳動物中只有部分靈長類生物進化出了這個結(jié)構(gòu)，比如人類。

▲“那（fovea）是個稀罕物，豈是什么生物都能有的？”

      凹為人類提供了視力的同時，卻讓科學家在解決人類視覺疾病時面臨一個難題。就拿實驗“勞?！毙∈髞碚f，雖然它們?yōu)槿祟惖目茖W研究提供了無數(shù)疾病模型，但它們“鼠目寸光”，視網(wǎng)膜沒有***凹！這種 “先天缺陷”讓它們在視覺相關(guān)疾病的模型上幫不上什么忙。再加上***凹結(jié)構(gòu)太微小了，過去科學家在靈長類動物上的研究也止于形態(tài)解剖學的描述。

     終，他們在凹和外周視網(wǎng)膜中均鑒定出了近70種不同類型的細胞，并且還知道了每一個類型的細胞表達哪些基因。

      詳盡的細胞分類圖譜給科學家們提供了許多過去不知道的信息。用Sanes教授的話說，“我們現(xiàn)在弄清楚了凹特別在哪里?！?/p>

▲凹的細胞和外周視網(wǎng)膜類型相似，但組成卻不同 

       盡管細胞類型九成相同，但***凹和外周視網(wǎng)膜的細胞類型組成不同。更關(guān)鍵的是，在同類型的細胞中，***凹處的細胞檢測到表達與外周不一樣的基因。非常有意思的是，這些基因的表達和***凹獨特的視覺信息處理極為相關(guān)，科學家們相信，可能這才是***凹功能特殊的原因。

       核酸提取產(chǎn)品對細胞篩選的方法已日漸成熟，原理是將包被一抗的磁珠與細胞表面對應的分子特異性結(jié)合，或者將包被二抗的磁珠與已經(jīng)與細胞表面分子特異性結(jié)合的一抗結(jié)合。核酸提取磁珠攜帶與之結(jié)合的細胞吸附與分離柱或試管上，實現(xiàn)陽性細胞或陰性細胞的分離。洛陽吉恩特生物自主研發(fā)生產(chǎn)了各類核酸提取磁珠，可以實現(xiàn)穩(wěn)定的實驗結(jié)果。

    芬蘭SPECIM是世界上Z早提供商用高光譜分光器的制造商，至今已有二十余年高光譜產(chǎn)品生產(chǎn)歷史。產(chǎn)品種類多樣，包含工業(yè)高光譜相機、實驗室高光譜成像系統(tǒng)以及機載高光譜遙感系統(tǒng)等，光譜范圍覆蓋可見光到熱紅外全部波段，已被廣泛應用于農(nóng)業(yè)遙感、環(huán)境監(jiān)測、礦物勘查、工業(yè)集成以及國防安全等領域，滿足了工業(yè)客戶、系統(tǒng)集成、科學和研究客戶的不同需求，為用戶提供Z全面的高光譜成像解決方案。

    2020年1月2日，芬蘭SPECIM（Spectral Imaging Ltd.）在成立25周年之際，正式發(fā)布新型無人機高光譜成像系統(tǒng)AFX10（400-1000nm）。AFX10開創(chuàng)性地集成高光譜相機、GNSS/IMU慣導、控制電腦于一體，整套系統(tǒng)重量僅為2.5公斤，可適用于旋翼和固定翼無人機系統(tǒng)。同時芬蘭SPECIM AFX10可根據(jù)用戶需求自由選擇或定制波段，讓高光譜技術(shù)更符合應用需求。

芬蘭SPECIM AFX10

    針對用戶對無人機高光譜設備小型化、輕便化的需求，AFX系列是在新型高光譜相機FX系列的基礎上進行機載應用的開發(fā)集成，在保證高信噪比、高精度機載高光譜數(shù)據(jù)的同時，一體化高度集成，方便用戶安裝使用。并且，其操作簡易，一鍵啟動即可自動完成數(shù)據(jù)采集。

芬蘭SPECIM AFX10

    為了給客戶提供更加zhuo越的數(shù)據(jù)體驗，芬蘭SPECIM為AFX系列定制搭載云臺，搭配AFX10GX通關(guān)效率（F/1.7）和ZL光學系統(tǒng)設計，在變化多樣的野外，保障高光譜數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

AFX10數(shù)據(jù)（無云臺）                                                      AFX10（有云臺）

    為滿足不同領域的需求，芬蘭SPECIM 研發(fā)的AFX17（900-1700 nm）也將在2020年與大家見面，敬請期待！

2016年6月15日，芬蘭SPECIM（Spectral Imaging Ltd.）正式發(fā)布世界上成像速度Z快的高光譜相機FX系列-FX 10。新產(chǎn)品FX 10 為可見光近紅外波段VNIR（400-1000nm）高光譜相機，具有高靈敏度和高信噪比，靈活的波段選擇使相機速度Z快可達9900FPS（frames per second），十分適合高速的工業(yè)生產(chǎn)應用。

芬蘭SPECIM公司FX10樣機展示

1、相機簡介
i. 成像速度快，具有快速光學結(jié)構(gòu)：全譜段采集速度為330行/秒，選擇波段采集速度Z高可達9900行/秒
ii. 采集方式靈活，波段可選：即可選擇采集400-1000nm的全部220波段，也可選擇感興趣的任一波段
iii. 光譜數(shù)據(jù)穩(wěn)定，每個相機數(shù)據(jù)相同：每個FX10相機經(jīng)過相同方式標定，提供相同的光譜數(shù)據(jù)
iv. 結(jié)構(gòu)緊湊小巧，操作簡便：相機大小為150*85*71mm（L*W*H），重量僅為1.4kg
2、相機性能參數(shù)

330 FPS with full 220 bands selected

CameraLink

FX 10 高光譜相機的發(fā)布，揭開了高速的工業(yè)流水線生產(chǎn)新的篇章，為光電探測、食品分揀、廢固回收等工業(yè)應用提供了新的選擇。了解詳細配置及報價，請致電010-85120280。

相關(guān)產(chǎn)品：

SPECIM高光譜航空機載系列：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C160539.htm

SPECIM高光譜化學成像系列：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C160497.htm

SPECIM高光譜礦石成像系列：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C160538.htm

SPECIM高光譜藝術(shù)品成像系列：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C237971.htm

　　水泥生產(chǎn)中收到固體廢物時，將其送入窯爐之前，需要對固體廢物進行識別和分析，這樣有助于確保廢物中不含重金屬和有毒物質(zhì)。往往對這些固體廢物進行識別分析需要用到一種工具—手持X射線熒光(XRF)分析儀。

　　手持XRF分析儀在水泥窯中協(xié)同處置固體廢物的重要性

　　很多國家將廢物處理的概念與循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合。通過使用水泥窯處理固體廢物，可以消除使用固體廢物處理設施的運營成本，發(fā)現(xiàn)替代材料和原材料，實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境效益，包括減少二氧化碳排放量。

　　水泥生產(chǎn)過程中，水泥窯中協(xié)同處置固體廢物的核心在于充分利用固體廢物中的可燃成分和灰分物質(zhì)。結(jié)合水泥窯的生產(chǎn)特點，采用合適的技術(shù)方案，有利于減少垃圾，降低其對環(huán)境的影響，同時將其轉(zhuǎn)化為資源或能源。

　　手持式XRF分析儀在水泥窯協(xié)同處置固體廢物的預處理過程中的優(yōu)勢

　　·Vanta手持XRF分析儀可快速覆蓋大面積區(qū)域，提高采樣密度，有助于迅速作出決策;

　　·可以篩選樣品，以送到實驗室進一步分析，降低檢測成本，并且可以提供詳細信息，使水泥企業(yè)能夠優(yōu)化固廢處理的成本

　　·提供從百萬分率(ppm)到百分比水平的準確結(jié)果，有助于確保優(yōu)質(zhì)檢出限(LOD)。

　　·識別有害金屬和污染物的多功能工具，包括釩(V)、鉻(C)、錳(Mn)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、砷(As)、鎘(Cd)，以及其他有害元素

　　另外，手持XRF分析儀也是測量受限元素的理想工具，這些受限元素包括銀(Ag)、砷(As)、鋇(Ba)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、汞(Hg)、鉛(Pb)和硒(Se)。該分析儀還可以檢測稀土元素(REE)、放射性元素(U)和釷(Th)。

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