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高光谱成像技术在动物生理生态学领域的应用

高光谱成像技术在动物生理生态学领域的应用


高光谱成像系统将可见光近红外(VNIR或NIR)光谱与高分辨率成像相结合,采用推扫式(pushbroom)成像技术对运动的样品或在运动中对静止的样品进行逐线全波段光谱采集并同步生成图像,获取样品化学成分的量化数据以及空间分布等详细信息,图像中每一象素都记录了其对应样品点的化学组成、质量、颜色等信息的光谱特征,用于对样品进行定性、定量分析。

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一、 常用仪器

1、 Specim IQ 手持式VNIR高光谱成像仪

blob.pngIQ手持式高光谱成像仪是一款极轻便型高光谱成像仪,产自于芬兰SPECIM,曾获得“红点设计奖”、“inVISION全球顶级创意奖”。他将高光谱数据采集、数据处理和处理结果可视化集于一身,通过相机自带的触摸屏就可实时实现基本数据的采集和分析过程,实现智能化操作,克服了市场上高光谱相机操作复杂、使用不便等缺点。

 

 

2、 Specim FX10/FX17轻便型高光谱成像仪

FX10/FX17高光谱成像仪为Specim 2016年研制生产,是世界上成像速度最快的轻便型高光谱成像仪,涵盖400-1000nm(FX10)和900-1700nm(FX17)两个波段,2017年inVISION杂志评为“机器视觉最佳创新奖”

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3、 blob.pngsisuCHEMA高光谱成像分析系统

sisuCHEMA高光谱成像分析系统是一套完整的高光谱成像分析工作站,整合了VNIR至SWIR高光谱成像技术、自动扫描技术及高光谱物质分析技术(软件),使用者只需要将放置在样品盘中的待检样品置于推扫台上,即可通过软件进行扫描控制,实时进行光谱二维影像信息的获取和保存,可同时对大量的样品或不同形状的样品进行光谱成像测量分析,包括组成成分/化学组成量化数据及其分布信息等,样品最大为200x300x45mm,对10mm以下样品其分辨率可达30μm。

 

 

二、 应用案例

案例一、高光谱成像技术研究了蛋的颜色和蛋壳强度值的测定以及裂纹蛋的识别,降低蛋类产品生产成本,提高质量,并禽类饲料配比提供参考。

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参考文献:《External characteristic determination of eggs and cracked eggs identification using spectral signature

 

案例二、当患者的静脉由于任何原因(例如深色肤色,头发存在,高体脂或脱水状况等)而不可见时,利用高光谱成像技术协助医务人员进行静脉定位过程

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参考文献:《Hyperspectral venous image quality assessment for optimum illumination range selection based on skin tone characteristics

 

 

 

 

案例三、利用高光谱技术筛选特异性结合蛋白,无损检测活体斑马鱼幼体的Ca2+活性。

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参考文献:《Imaging Ca2+ activity in mammalian cells and zebrafish with a novel red-emitting aequorin variant, Emitted photons were collected by an optic fiber

案例四、利用高光谱成像技术分析不同种类两栖动物的体色反射率,分析其适应环境和躲避天敌的机制。

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参考文献:《Non-Invasive Measurement of Frog Skin Reflectivity in High Spatial Resolution Using a Dual Hyperspectral Approach