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高光谱相机鉴定识别金银花和山银花的研究

来源:赛斯拜克 发表时间:2023-09-06 浏览量:385 作者:awei

随着科技的不断发展,高光谱相机在诸多领域的应用越来越广泛。其高分辨率和多波段特性使得它能够捕捉到常规图像无法获取的信息。在药物鉴定领域,高光谱相机对于精确鉴别各类草药具有重大意义。本文将探讨高光谱相机在鉴定识别金银花和山银花中的应用。

金银花,山银花,两者均是常见的草药,但在形态和化学成分上存在显著的差异。金银花颜色偏黄,而山银花颜色偏白。两者的化学成分也具有显著的区别,这对于药性和药效的研究具有重要价值。

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高光谱相机在草药鉴定中的应用,主要依赖于其能够获取物体在多个光谱带的图像。通过这些图像,我们可以获取到物体的形态、化学成分等信息。对于金银花和山银花的鉴定,高光谱相机能够获取到它们在不同光谱带的颜色信息,进而通过分析这些信息,鉴定出是何种草药。


高光谱相机鉴定识别金银花和山银花的研究

本研究应用了400-1000nm的高光谱相机,可采用广东赛斯拜克科技有限公司产品SP130M进行相关研究。光谱范围在400-1000nm,波长分辨率优于2.5nm,可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS,波段选择后最高3300Hz(支持多区域波段选择)。


高光谱相机SineSpec®系列


在实验过程中,我们将高光谱相机对准待测草药,获取其高光谱图像。通过图像处理和分析,我们可以提取出草药的多个特征,例如颜色、形状、化学成分等。通过对比这些特征,我们可以准确鉴别出是金银花还是山银花。


实验数据处理方法

按照常规处理方法,以参考板为基准,对被测物进行时、空反射率校准,并进行光谱平滑,去除光谱维噪声。

 从真彩色图像和假彩色图像对比可以看出,假彩色图像中金银花部分花瓣色调偏白(红色方框),与其他花瓣不一致。样本光谱曲线图中黑色曲线为假彩色图像中白色花瓣的光谱曲线,可以看出除了白色的金银花瓣光谱区别较明显之外,也存在一些金银花和山银花的花瓣光谱区别较小,形态相似度较大的情况。对比山银花和金银花的光谱特征可以看出,在119 波段(611 nm)处山银花的光谱与金银花所区别,山银花有一个较明显的吸收,金银花在该位置的吸收特征不明显。吸收强度图中以看出,山银花的吸收强度明显。

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根据上述特征分析,高光谱成像技术可应用于金银花及山银花的工业级分拣及鉴定识别。

 

为了提高鉴别的准确性,我们采用了多种机器学习算法对获取的特征进行分析。这些算法能够从大量数据中学习并识别出金银花和山银花的特征。通过训练模型并对其进行测试,我们可以得到较高的分类准确率,证明了高光谱相机在草药鉴定中的有效性。


通过本研究,我们发现高光谱相机在金银花和山银花的鉴定中具有显著的优势。不仅能够准确鉴别两者,而且可以提供更多的信息,有助于深入理解草药的性质和药效。然而,高光谱相机的应用仍面临一些挑战,例如如何提取更有效的特征、如何优化机器学习算法等。未来,我们将继续深入研究,以提高鉴别的准确性和效率。


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