高光譜相機（英：Hyperspectral camera）是基於(yu) 非常多窄波段的影像數據技術。Specim是國際上較早的研發、生產(chan) 高光譜相機的製
造商，現製造經營的高光譜相機涵蓋機載、實驗室和地麵端等方麵，光譜範圍覆蓋紫外、可見光近紅外、短波紅外、中波紅外和熱紅外
（UV、VNIR、SWIR、MWIR、LWIR）等波段。FX10、FX17、FX50高光譜相機采用的線陣推掃的成像方式，在具有高速成像的同
時，同一時間獲得目標區域的所有光譜信息數據，保證每一個(ge) 空間像素的光譜純度，為(wei) 客戶提供真實準確的高光譜數據。其中FX17的
光譜範圍在900nm-1700nm的短波紅外波段，更適合進行藥物檢測。
在可見光波段，植被光譜特征主要是由光合作用色素決(jue) 定的，在近紅外波段，光譜主要由水分含量和生化物質的含量決(jue) 定。相關(guan) 研究說
明国产成人在线观看免费网站近紅外光譜技術可以監測和反演植物體(ti) 內(nei) 的各種營養(yang) 元素、可溶性糖、澱粉和蛋白質等其他生理生化參數。藥用植物與(yu) 其他植物
在植物高光譜中的響應機製相似，如国产成人在线观看免费网站近紅外光譜進行中藥材品質識別已有大量研究成果。與(yu) 其他植物相比，中藥材的品質一般為(wei) 植
物的次生代謝產(chan) 物，如生物堿、黃酮、苷類、香豆紊類等，僅(jin) 以單一有效成分或者以主要有效成分進行評價(jia) ，是不能全麵反映中藥材質
量優(you) 劣的;多數藥材的品質是多種成分共同作用的結果，有些中藥材中不同成分之間有特定的配比關(guan) 係。因此，国产成人在线观看免费网站高光譜遙感技術監
測中藥材品質的關(guan) 鍵環節是，找到優(you) 質藥材中各有效成分的光譜特征，建立各有效成分與(yu) 特征光譜之間的綜合關(guan) 係模型和基於(yu) 高光譜特
征的優(you) 質藥材評價(jia) 標準，及同種藥材不同產(chan) 地、不同品質的標準光譜數據庫。實踐国产成人在线观看免费网站中可利用各種地麵光譜儀(yi) 獲取待測樣品的光譜數
據，根據標準光譜數據庫和評價(jia) 標準，在不破壞樣品或包裝的情況下確定中藥材的品質，有助於(yu) 中藥材工農(nong) 業(ye) 生產(chan) 和市場流通中實時監
控中藥材的品質，識別藥材的優(you) 劣。
將蟲草粉與(yu) 地蠶、蛹蟲草混合監測的案例
在獲取樣品的高光譜影像後，需要對采集的光譜圖像進行圖像校正才能得到樣品的反射率，圖像校正公式如下：
式中，Rref 是校正過的圖像，DNraw 是原始圖像，DNwhite 為(wei) 白板校正圖像，DNdark 是黑板校正圖。樣品的典型高光譜如圖所示
（其中9、10號樣品為(wei) 偽(wei) 品）
由於(yu) 主成分圖像都是由原始數據中的各個(ge) 波段下的圖像經過線性組合而成，根據公式比較該線性組合的權重係數，如果權重係數絕對值
越大，對主成分圖像貢獻就越大。最大權重係數所對應的波長下的圖像為(wei) 最佳特征波長圖像。為(wei) 了選取最佳的波長組合，必須保證它們(men)
的權重係數絕對值盡可能大，同時還要保證它們(men) 之間有一定的波長間隔。將測試原始數據進行降噪處理後，通過主成分分析變換
(principal component analysis，PCA)進行背景扣除後，再次進行 PCA 後結果如圖所示。
其中，PCm 為(wei) 第 m 個(ge) 主成分，i 為(wei) 該主成分的權重係數， Ii 為(wei) 單個(ge) 波段的原始圖像。
8號冬蟲夏草粉末的成分準確率為(wei) 97.0%~98.78%；蛹蟲草粉末的成分準確率為(wei) 83.10%~99.3%；未識別成分所占比例為(wei) 0.57%~0.84%。例為(wei) 0.57%~0.84%。
偏最小二乘法(partial least squares，PLS) PLS 是一種數學優(you) 化的技術，它主要是通過最小化誤差的平方和來找到一組數據的最佳函
數匹配，然後用最簡的方法求得一些絕對不可知的真值，而令誤差平方之和為(wei) 最小。PLS 就相當於(yu) 將多元線性回歸分析、典型的相關(guan) 分
析以及主成分分析方法融合在一起的數學方法。PLS 主要是通過主成分分析法將多維空間數據的曲線壓縮到較低維的空間數據上，使其
原曲線分解為(wei) 多種主成分分析曲線，而不同的曲線的主成分分別代表不同的主成分和因素間對曲線的貢獻率，選取貢獻率較大的主成
分，去除有幹擾組分和幹擾因素的主成分，僅(jin) 僅(jin) 將貢獻率較高的主成分與(yu) 質量參數進行回歸。
從(cong) 總體(ti) 上看，基於(yu) PCA 變換後的高光譜影像，利用 PLS 可準確地識別出肉眼無法分辨的冬蟲夏草和蛹蟲草粉末。
苦杏仁、桃仁樣品的平均光譜曲線圖
3個(ge) 樣本集光譜曲線見圖。苦杏仁、桃仁樣本集原始光譜圖顯示（圖a，c），光譜曲線走向趨勢相似，說明二者及不同產(chan) 地樣品內(nei) 部含
有的化學成分大致相似，但光譜信息冗雜，有噪聲，經二階導數處理（圖b，d）後，減少了複雜度和幹擾信息，有利於(yu) 後續處理和分
析。
圖e顯示了混合樣本集720個(ge) 苦杏仁、600個(ge) 桃仁樣品的ROI平均光譜曲線，二者表現出一定差異，苦杏仁反射強度整體(ti) 高於(yu) 桃仁，經二
階導數處理後（圖f），在900～1601 nm內(nei) 幾乎重疊，但約1420 nm波段（-OH彎曲振動）範圍內(nei) 出現差異。有文獻報道二者所含脂
肪、脂肪酸、蛋白質等含量相近，但苦杏仁中苦杏仁苷含量約是桃仁的2倍，故推測該區別由二者中所含苦杏仁苷含量不同造成的，具
體(ti) 還需更進一步深入探究。
苦杏仁、桃仁樣本集原始光譜曲線圖（a，c）、混合樣本集ROI平均光譜曲線圖（e）和二階導數處理後的光譜曲線圖（b，d，f）
浙貝母中貝母素甲和貝母素乙含量的預測圖
在中藥分析領域常用的光譜範圍是380～2 500nm。HSI對電磁頻譜中包含的信息進行匯編和處理, 從(cong) 而對樣本進行研究分析。近年來,
HSI技術作為(wei) 一種分析工具在農(nong) 業(ye) 、食品和中醫藥等領域得到越來越廣泛的国产成人在线观看免费网站。
基於(yu) HSI技術結合10種不同波長選擇方法 (連續投影算法、回歸係數、無信息性變量消除、載荷權重、無信息性變量消除聯合連續投影
算法、競爭(zheng) 性自適應重加權采樣、區間偏最小二乘回歸、後向區間偏最小二乘回歸、前向區間偏最小二乘回歸和遺傳(chuan) 算法) 建立PLS-
DA模型。
利用近紅外高光譜成像法采集浙貝母的高光譜圖, 如圖1所示, 並結合4種特征波長選擇方法 (連續投影算法、加權回歸係數法、競爭(zheng) 自適
應重加權采樣和隨機蛙跳) 構建3種回歸模型 (偏最小二乘、最小二乘支持向量機和極限學習(xi) 機) 測定硫磺熏蒸的浙貝母中貝母素甲和貝
母素乙的含量, 結果顯示大多數模型的相關(guan) 係數都在0.8以上。將回歸模型国产成人在线观看免费网站於(yu) 高光譜圖像中, 形成了浙貝母中貝母素甲和貝母素乙含
量的預測圖, 如圖2所示。結果表明, 高光譜成像結合化學計量學方法有助於(yu) 開發一套適用於(yu) 中藥質量控製的在線監測係統。
圖1 浙貝母高光譜圖
圖2 浙貝母中貝母素甲和貝母素乙含量的預測圖
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