光譜成像技術(shù)及其應(yīng)用

高光譜成像

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紅外熱成像

一、Specim高光譜成像技術(shù)

芬蘭Specim公司，國際高光譜成像技術(shù)的，其產(chǎn)品技術(shù)涵蓋可見光-近紅外（VNIR）、短波紅外（SWIR）、中波紅外（MWIR）及長波紅外LWIR高光譜成像，廣泛應(yīng)用于植物/作物科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、中藥學(xué)、地質(zhì)地球科學(xué)、生態(tài)與環(huán)境科學(xué)及工業(yè)領(lǐng)域等。

ü 植物/作物表型組學(xué)研究分析

ü 作物育種與種子品質(zhì)檢測

ü 食品檢測

ü 植物/作物脅迫生理響應(yīng)

ü 作物病理學(xué)分析與病原檢測

ü 中藥成分分析與品質(zhì)檢測

1. Specim IQ 手持式VNIR高光譜成像儀

IQ手持式高光譜成像儀是Specim于2017年研制生產(chǎn)的ZX輕便型高光譜成像儀，集高光譜數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和處理結(jié)果可視化于一體，一經(jīng)問世即引起的關(guān)注，并榮獲德國設(shè)計協(xié)會“紅點設(shè)計獎”——國際公認的工業(yè)設(shè)計DJ獎項、連續(xù)兩年獲得“inVISIONDJ創(chuàng)意獎”（inVISION Top Innovations 2018 award）。IQ同時在相機中直接集成了操作控制系統(tǒng)，通過相機自帶的觸摸屏就可實時實現(xiàn)基本數(shù)據(jù)的采集和分析過程，實現(xiàn)智能化操作，克服了市場上高光譜相機操作復(fù)雜、使用不便等缺點。

主要技術(shù)性能指標(biāo)：

1) 機身小巧輕便，只有1.3kg，實現(xiàn)輕松手持操作；

2) 具備光譜和取景器雙鏡頭

3) 一體式設(shè)計，內(nèi)置自動推掃、數(shù)據(jù)采集處理、操作系統(tǒng)、觸摸屏及操作鍵、GPS等

4) 現(xiàn)場實時快速檢測、全自動智能分析、高質(zhì)量光譜大數(shù)據(jù)

5) 波段范圍400-1000nm，7nm光譜分辨率，204個波段

6) 圖像分辨率512x512像素，像素大小17.58um

7) 視野31度，物距15cm無窮遠，1m視野55x55cm

8) 數(shù)據(jù)格式：Specim數(shù)據(jù)集，與ENVI等兼容

9) 32GB SD存儲卡，可通過USB輸出

10) 5200mAh鋰電電池

11) 防護級別：IP5x，可選配防護外套

應(yīng)用案例：

Specim公司與德國波恩大學(xué)等機構(gòu)合作，利用Specim IQ高光譜成像儀，對作物病害與表型進行了研究分析，并發(fā)表論文“Specim IQ: Evaluation of a New, Miniaturized Handheld Hyperspectral Camera and Its Application for Plant Phenotyping and Disease Detection”(Sensor, 2018)

2. Specim FX10/FX17輕便型高光譜成像儀

FX10/FX17高光譜成像儀為Specim 2016年研制生產(chǎn)，是世界上成像速度快的輕便型高光譜成像儀，涵蓋400-1000nm（FX10）和900-1700nm（FX17）兩個波段，2017年被inVISION雜志評為“機器視覺ZJ創(chuàng)新獎”。

SPECIM FX10&FX17高光譜成像系統(tǒng)將可見光近紅外（VNIR或NIR）光譜與高分辨率成像相結(jié)合，采用推掃式（pushbroom）成像技術(shù)對運動的樣品或在運動中對靜止的樣品進行逐線全波段光譜采集并同步生成圖像，獲取樣品化學(xué)成分的量化數(shù)據(jù)以及空間分布等詳細信息，圖像中每一象素都記錄了其對應(yīng)樣品點的化學(xué)組成、質(zhì)量、顏色等信息的光譜特征，用于對樣品進行定性、定量分析。

功能特點：

1) 擁有GigE Vision和CameraLink兩種接口選擇，配置軟件開發(fā)包，滿足用戶的多樣化需求

2) 線陣推掃成像方式，在具有高速成像的同時，同一時間獲得目標(biāo)區(qū)域的所有光譜信息數(shù)據(jù)，保證每一個空間像素的光譜純潔度，為客戶提供更加真實準確的高光譜數(shù)據(jù)

3) 采用高透光率的光學(xué)設(shè)計（F/1.7），把相機的聚光能力提升到了一個嶄新的標(biāo)準，并且只需要一個線光源就可滿足設(shè)備需求

4) 經(jīng)過實驗室統(tǒng)一進行波長標(biāo)定，保障每臺設(shè)備都可產(chǎn)生相同的可重復(fù)光譜數(shù)據(jù)，方便安裝和替換，無需返廠再次標(biāo)定

5) 高靈敏度快速光學(xué)結(jié)構(gòu)，成像速度快，全譜段采集速度為330行/秒

6) 采集方式靈活，具備多區(qū)域選擇功能（MRO），波段可選，既可選擇采集全部220波段，也可選擇感興趣的任一波段

7) 結(jié)構(gòu)緊湊小巧，操作簡便

8) 高速成像、高信噪比

9) 可選配不同掃描平臺對植物、種子等進行高光譜掃描成像分析，包括旋轉(zhuǎn)式掃描支架、實驗室掃描平臺（有40x20cm和100x50cm兩種規(guī)格）等

主要技術(shù)指標(biāo)：

3. sisuCHEMA高光譜成像分析系統(tǒng)

sisuCHEMA高光譜成像分析系統(tǒng)是一套完整的高光譜成像分析工作站，整合了VNIRSWIR高光譜成像技術(shù)、自動掃描技術(shù)及高光譜物質(zhì)分析技術(shù)（軟件），使用者只需要將放置在樣品盤中的待檢樣品置于推掃臺上，即可通過軟件進行掃描控制，實時進行光譜二維影像信息的獲取和保存，可同時對大量的樣品或不同形狀的樣品進行光譜成像測量分析，包括組成成分/化學(xué)組成量化數(shù)據(jù)及其分布信息等，樣品ZD為200x300x45mm，對10mm以下樣品其分辨率可達30μm。

ü 植物表型組學(xué)研究分析

ü 蛋白組學(xué)研究分析

ü 代謝組學(xué)研究分析

ü 藻類表型研究分析

ü 種子品質(zhì)檢測、活力檢測

ü 植物病理、病原檢測

ü 中草藥檢測研究

ü 根系分析

ü 食品檢測分析

ü 海洋科學(xué)研究

主要技術(shù)指標(biāo)：