光谱成像检测法鉴别中药材

使用基于液晶可调谐滤光器的光谱成像检测系统,对西洋参及市面上常用做假冒西洋参的伪品桔梗进行了在体检测.该系统能对检品进行连续光谱成像,光谱分辨率可达0.5 nm,配合使用Matlab软件对图像信号进行处理和分析.获取了400 nm～680 nm之间的连续荧光光谱图像,通过对比西洋参、桔梗的特征光谱曲线,及进行相关系数的计算,有效地区分了西洋参及桔梗.为西洋参的真伪鉴别提供了一定的帮助.     

基于液晶滤光器的连续光谱成像测试装置

为了使普通光学采集设备同时获得样品光学形态和成份信息,设计了一种可以实现连续光谱成像的测试装置.系统采用电可调液晶滤光器作为分光器件,低照度面阵CCD作为接收器,光谱分辨率可达到0.5 nm,无需传统光谱成像仪中的机械推扫装置.在系统设计中,软件设计目的在于能够实现数据采集控制和后台数据处理等功能.对系统的工作参量进行了测试,给出了系统透过率函数和线性工作范围.为了检测设备工作的稳定性,对低压汞灯和氦氖激光器的光谱进行了检测,给出了多次测试结果的标准误差.最后对中药黄连的活性成份盐酸小檗碱进行了在体检测,通过确定光谱特征,可得到其空间分布信息.     

中药黄连黄柏混合粉末的光谱成像分析技术

为了实现对中药粉末掺假现象的快速鉴别,有效地控制中药粉末的质量,引入光谱成像分析技术,以中药黄连和黄柏的混合粉末为例进行检测。首先以中国药品生物制品检定所提供的黄连、黄柏对照药材为参照,分别构建黄连和黄柏的光谱成像指纹图谱,进而分析二者指纹图谱的差异,提取特征波段。将质量各为1 g的两种粉末混合,采集混合粉末检品的光谱图像,依据两种中药粉末的光谱特征,采用波段比重构光谱图像,并采用域值法进行图像分类。分类结果实现了对检品的鉴别,同时得到检品的空间分布状态。鉴别结果表明光谱成像分析技术是一项有望解决掺假中药粉末鉴别难题的技术,且检测过程无损、快速。     

中药黄连饮片活性成分分布的检测研究

为了实现中药饮片的活性成分空间分布检测,有效地对药用部位进行质量评价,以中药黄连饮片为研究对象,运用光谱成像分析技术进行检测.首先获取检品的荧光光谱立方体,根据中药鉴定学知识,人工提取3个不同组织结构处的光谱曲线;进而运用主成分分析法重构光谱图像,将3个不同组织结构的特征差异集中于前几个主成分图中;最后采用阈值法对第一主成分图像进行分割,获得了不同组织结构的空间分布情况及各组织结构有效成分的相对含量.实验结果显示光谱成像技术可以提供中药饮片有效成分的空间分布状态,为人药部位的选择提供依据,且检测过程无损、快速.     

基于光谱成像技术对中药黄柏煎煮实验的研究

煎煮中药的目的在于使药材中的活性成分充分析出,从而最大发挥中药治疗疾病的功效。为了检测药材在煎煮过程中活性成分的溶出度变化情况,运用光谱成像技术,以中药材黄柏为例,检测了其在煎煮过程中不同时刻的荧光强度,分析结果从侧面反映了黄柏活性成分的溶出度规律。     

RRLC测定关黄柏中盐酸小檗碱的含量

采用超声波法提取关黄柏中有效成分盐酸小檗碱,应用正交试验法筛选盐酸小檗碱最佳提取工艺。采用高分离度快速液相色谱(RRLC)测定关黄柏中有效成分盐酸小檗碱的含量。色谱条件为:色谱柱:XDB-C18(4.6mm×50mm,1.8μm);流动相:乙腈-0.3%磷酸缓冲溶液(29∶71);检测波长:266nm;流速:0.7mL/min;柱温:25℃;进样量:2μL。盐酸小檗碱在0.075—0.3μg范围内线性关系良好,r=0.9998,其平均回收率为99.2%,RSD为1.48%。本法操作快速简便、准确可靠,适用于关黄柏中盐酸小檗碱的含量测定。     

快速中药光谱成像检测分析系统设计

为了实现中药的快速、无损、实时检测和分析,设计了一个中药光谱成像检测分析系统,实现了在计算机上通过控制界面对光谱成像硬件系统中的滤光器和摄像机等关键器件的同步、联动控制,以获取一定波长间隔的系列光谱图像,经过软件的分析处理,得到中药样品的二维特征光谱曲线和空间三维成分分布曲线,实现了中药成分的定性和空间分布的实时检测.     

光谱成像分析技术在探讨钩藤亲缘关系中的应用

应用自行设计的液晶光谱成像装置对不同地方居群的钩藤叶进行透射光谱检测分析。绘制特征曲线,构建成像特征图谱,并对钩藤叶的特征光谱进行聚类分析。分析结果显示:钩藤叶的成像特征光谱相似度及其聚类分析对钩藤亲缘关系的判定结果与植物分类学鉴定结果相一致。说明光谱成像分析技术可应用于探讨钩藤亲缘关系。应用光谱成像分析技术设计的液晶光谱成像系统可对中药进行快速无损检测。同一样品可反复进行多次实验,实验操作方法简便快捷。可为中药研究提供新的检测方法。     

黄连不同提取物的红外光谱研究

中药提取物是传统中药融合现代制药技术的新型产品,具有广泛的国际市场.建立快速、有效的分析方法有助于中药提取物的实时质量监控.文章利用傅里叶变换红外光谱技术(FT-IR)对黄连药材、水提物和醇提物作了研究.结果表明:黄连药材及其提取物有着各自稳定的光谱特征,谱图中位于1505 cm-1的芳环骨架振动峰是判断盐酸小檗碱在不同黄连样品中含量高低的主要依据,而相应的二阶导数谱图可以大大提高原始谱图的分辨率.黄连药材经过提取,以小檗碱为代表的主要活性成分得到有效富集,两种提取物中小檗碱的含量明显增高;黄连醇提物中小檗碱的含量又明显高于其水提物.FTIR能够简便、快速地提供中药提取物中主要化学成分的定性与半定量信息,从而为后续的化学成分分析和中药提取分离工艺的改进提供有效参考.     

近红外漫反射光谱法测定川产黄柏中小檗碱含量

提出了用近红外光谱技术快速测定川产中药黄柏中指标成分小檗碱含量的方法.对小檗碱含量在2.155%～8.245%范围的不同来源的黄柏,根据其在12 500～3 600 cm-1的近红外吸收光谱,采用偏最小二乘算法(PLS)建立了校正模型,比较了光谱不同预处理方法对校正结果的影响.当采用二阶导数处理方法时能最有效地提取光谱的信息,此时校正集相关系数(r2)为0.922 1,校正集标准偏差(SEC)为0.337,预测集标准偏差(SEP)为0.251.该方法快速简便,适合于中药指标成分的快速分析.     

光谱成像技术无损鉴别西洋参饮片的研究

应用电可控液晶光谱成像装置,测定不同市售来源的西洋参饮片,以期为其质量控制提供新的方法。系统光谱分辨率5nm,光谱覆盖范围为405～680nm,空间分辨率50lp·mm-1。从成像光谱立方体中提取特征光谱曲线,构建饮片指纹图谱;采用主成分等聚类分析方法解析其指纹图谱,用于饮片真伪鉴别与质量判定。结果与性状,显微及理化鉴定结果相吻合。表明光谱成像分析技术可用于中药指纹图谱的构建和质量评价,操作方法简便、快速、无损。     

光谱相似性制图(SSM)用于成像光谱图像处理的研究

将光谱相似性制图(SSM)用于成像光谱图像的处理,通过对真假叶片以及混合在一起的藻类的成像光谱图像的SSM处理,证明了SSM方法在甄别光学伪装和藻类鉴别及计数两方面具有很高的有效性,从而证明了SSM方法用于处理成像光谱图像上的优越性。同时,该方法还可用于其他方面成像光谱数据的处理,对扩展成像光谱的应用范围具有重要的意义。     

基于FP微阵列的压缩感知光谱重建研究

针对现有星载扫描光谱成像中无法同时实现高通量、高光谱分辨率的问题,提出采用法布里珀罗（FP）微阵列与压缩感知光谱成像方法。该方法通过在成像探测器前加FP微阵列,FP微阵列调制器每一单元对应不同高度,进而对输入光信号进行调制得到不同的光谱响应。结合扫描和压缩感知复原算法,最终获得高光谱图像数据立方体。该系统光谱范围为400 nm～700 nm,光谱通道数高达700个。通过仿真激光入射光谱与压缩感知重构光谱进行对比,仿真均方误差（MSE）为0.002。此外,通过实验对两个不同颜色的单色光光谱进行重构,实验结果与标准光谱仪测得的光谱基本一致,验证了该方法光谱重构的可行性。该方法可广泛应用于高通量、高光谱星载或扫描光谱成像测量中。     

基于数字滤波的主动式高光谱成像系统及其波长标定

基于数字滤波技术,提出了获取物体反射光谱数据立方体和光谱响应曲线的主动式新型高光谱成像系统。对传统WDF型瓦兹渥斯反射式单色仪进行了改装,在入射光一定的情况下,增大出射光通量,提高了照射在物体表面的光强。利用数字滤波方式代替光学窄带滤波器,解决了多个光学滤光片不能连续可调和其他滤波器成本高的问题,建立了波长连续可调,带宽可调的高光谱成像系统。针对系统的特点和采集方式,提出了适当的定标方式,其波长误差2nm。得到了绿色树叶效果良好的光谱数据立方体和响应曲线,表明提出的系统适用于实验室中小视场内的光谱成像测量研究。     

基于LCTF调谐的高光谱成像系统设计

提出一种新的轻小型高光谱成像系统,将液晶可调谐滤光片LCTF应用于高光谱成像技术,用电调谐的LCTF代替传统的机械滤光片转轮,在可见一近红外波段上可快速地实现波长的任意调谐.系统由光学镜头、LCTF和CCD探测器组成.文章首先详细描述了系统结构、光学设计及其工作原理;再利用该成像系统,以飞艇为平台进行了野外试验,获取了高光谱立体图像,所获取的图像有较高的空间分辨率和光谱分辨率;文章给出16个波段中546～600 nm的局部图像数据,最后对图像进行初步的数据处理,推导出地物420～720 nm的光谱反射率.试验验证了该成像系统的高光谱数据成像获取能力,成像数据可应用于光谱分析.     

均匀背景中的动态小目标光谱数据获取方法研究

光谱是一种可以表征物质特性的光学信息，利用光谱成像仪可以获取处于视场范围内的物质的光谱图像，成熟的光谱成像技术均需要通过多次采集才能够获取完整的光谱图像数据立方体，相应系统的时间分辨率比较低，不适用于动态目标的光谱获取。快照式光谱成像在动态目标光谱成像方面具有较大的优势，其中编码孔径快照光谱成像技术是一种将压缩感知计算方法融入到光谱成像过程和图谱重构过程中的光谱成像技术，在采样过程中完成数据压缩，具有高通量优势，可以利用单次曝光的混叠数据，重构出目标光谱数据立方体，实现快照式成像，使得对动态的目标进行监测成为可能。实现监测需要目标的信息满足稀疏性的假设，实际目标很难满足这样的条件，重构误差比较大，不利于对动态的小目标进行监测和识别。针对均匀背景中动态小目标的光谱数据获取，提出一种双色散通道的编码孔径光谱成像方法，系统由两个通道组成，每个通道均包含一个光谱仪，其色散方向互相垂直，并共用一个前置望远镜系统和编码孔径。该系统可以实时观测均匀背景区域中的动态小目标。由于两个通道的色散方向互相垂直，可以从背景中分离出小目标的位置和相对应的编码。假设目标出现在视场中前后，背景的辐射特性变化很小，利用目标出现前的数据计算出背景光谱；目标出现后，通过帧间差分运算，消除背景辐射的影响，提取出目标位置对应色散区域中数据，利用约束最小二乘算法，重构运动小目标的光谱数据立方体。进行光谱数据重构，进行背景光谱补偿后，获得完整的动态小目标光谱数据。文章对成像过程建立了数学模型，并对重构方法进行了仿真验证，结合编码孔径的统计特征，使目标随机出现在不同的位置，统计重构光谱的峰值信噪比概率分布，并调整目标尺寸，分析目标尺寸对重构精度的影响，最后与编码孔径成像系统的两步软阈值迭代算法重构结果进行了对比。结果表明，这种方法在均匀背景中，采用随机编码矩阵进行编码，目标尺寸小于5×5个像元时，相对于编码孔径成像系统，提高了目标的信息重构精度和概率，并且极大的减小了运算量，可以实现对运动目标的实时监测。     

面阵探测下的污染云团红外光谱仿真

研究污染云团的红外光谱仿真,对于利用仿真光谱进行光谱识别的算法研究十分重要.在单元探测器探测方式下污染云团的红外光谱仿真研究取得了一定成果,并且已经被应用于识别算法的研究工作中.针对基于成像光谱仪的污染云团识别算法研究缺乏实测数据的问题,利用具有高仿真精度的基于物理模型的污染云团扩散模型及其仿真结果网格化的特点,研究相应的云团红外光谱仿真多层模型,提出了面阵探测方式下污染云团红外光谱的仿真方法,生成了同时具有光谱维和空间维信息的数据立方体,为该研究领域提供了新的研究方法.提出的面阵探测方式下的污染云团红外光谱仿真直观地反映了污染云团的扩散,提供了完备且符合实际情况的污染云团红外光谱立方体数据,对于提高和完善红外光谱识别算法具有重要意义.     

Broadband electroluminescent emission from fullerene crystals

The observation of electroluminescence from crystalline fullerenes is described and discussed for the first time. Using gold and aluminium electrodes as contacts, a broad band emission spectrum, extending from 400 nm to 1100 nm is observed. The spectrum has a primary maximum at 920 nm and a weaker feature centered on 420 nm. The spectral characteristics are independent of the applied field and the longer wavelength region is identical to that measured in the high excitation density photoluminescence spectrum. In addition, the electroluminescent output intensity increases with the cube of the injection current, strengthening the association to the nonlinear phenomena observed in the highly excited state of fullerenes.     

Dynamic spectral imaging with spectral zooming capability

We report a dynamic spectral imaging system with spectral band zooming and selection capability that can adapt to different application requirements and significantly reduce the size of the captured spectral image data cube. It employs a diffraction grating to disperse the spectral information of the captured image and uses a dynamic spatial filter at the Fourier plane to select the spectral channel and spectral bandwidth for each spectral image. With a limited fixed spectral channel number, it can provide both coarse and fine spectral image viewing and capture. A prototype spectral imaging system with such spectral band zooming and selection features has been constructed. Spectral zooming from 9 to 50 nm resolution has been demonstrated.