?高光譜成像技術(shù)是一種新興的信息融合檢測(cè)技術(shù),它集光譜信息和圖像信息于一體,具有光譜分辨率較高、波長(zhǎng)覆蓋范圍較廣等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也存在測(cè)試靈敏度較低、相對(duì)誤差較大等缺點(diǎn)。本文簡(jiǎn)單分析了高光譜成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
與常見(jiàn)的光譜分析技術(shù)相較,高光譜技術(shù)有著很多優(yōu)勢(shì),它能夠在很短的時(shí)間內(nèi),僅僅只通過(guò)對(duì)待測(cè)樣本進(jìn)行一次光譜采集,就能完成對(duì)待測(cè)樣本十多項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量。在測(cè)量光譜之前,不需要對(duì)待分析的樣品進(jìn)行提前處理,分析過(guò)程中也不會(huì)消耗其他材料或是破壞樣品本身;分析重視性好、成本低。
1、光譜分辨率較高
高光譜成像所用的光譜儀在可見(jiàn)-近紅外光譜范圍內(nèi)被劃分為上百個(gè)波段,分辨率在2.8-5nm之間,波段的劃分跟多光譜技術(shù)相比顯得更為精細(xì),并且是連續(xù)分布,能夠反映的信息量也得到了極大的提高。
2、波長(zhǎng)覆蓋范圍較廣
高光譜成像的光譜儀的光譜覆蓋范圍為:紫外(200-400nm)、可見(jiàn)光(400-760nm)、近紅外(760-2560nm)以及波長(zhǎng)范圍大于2560nm的區(qū)域,波長(zhǎng)覆蓋范圍很廣。
3、圖像和光譜信息集于一體,信息反映全面
高光譜成像技術(shù)是一種新興的信息融合檢測(cè)技術(shù),它集光譜信息和圖像信息于一體。它在準(zhǔn)確的反映待測(cè)樣本表面上的圖像信息的同時(shí)也能夠夠采集到樣本內(nèi)部各點(diǎn)或線的光譜信息,使得其能夠進(jìn)一步的確定樣本內(nèi)的結(jié)構(gòu)組成和成分信息,因此可以檢測(cè)出待測(cè)樣本的全部所需信息。
4、無(wú)需前處理、無(wú)污染、方便快捷
高光譜成像技術(shù)采用具有極強(qiáng)穿透能力的光,在對(duì)待測(cè)樣本進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候,不需要對(duì)待測(cè)樣本進(jìn)行任何的處理,它能夠穿透塑料或者玻璃來(lái)對(duì)待測(cè)樣本直接的檢測(cè),同時(shí)也不用使用任何的化學(xué)試劑。相對(duì)于傳統(tǒng)的分析方法而言,在不會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染的同時(shí)也可以節(jié)約大量的化學(xué)試劑的使用費(fèi)用。儀器測(cè)定時(shí)間短。
5、無(wú)破壞性
無(wú)破壞性也是高光譜成像技術(shù)的一大特點(diǎn),因?yàn)樗臒o(wú)破壞性使得高光譜成像技術(shù)可以對(duì)果蔬、谷物和肉類等多種農(nóng)副產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。在農(nóng)產(chǎn)品的儲(chǔ)藏庫(kù)中安裝高光譜自動(dòng)檢測(cè)裝置,可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)藏品的自動(dòng)檢測(cè),節(jié)省大量人力、物力和時(shí)間。
6、在線檢測(cè)
高光譜成像技術(shù)能夠及時(shí)有效準(zhǔn)確的對(duì)待測(cè)樣本進(jìn)行檢測(cè),所以,在流水線上可以使用高光譜檢測(cè)儀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的及時(shí)的在線檢測(cè),有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)外部品質(zhì)的變化,有主意提高產(chǎn)品本身的穩(wěn)定性。
7、多組分同時(shí)檢測(cè)
高光譜成像技術(shù)可以得到大規(guī)模的推廣的主要原因是,它可以實(shí)現(xiàn)待測(cè)樣本多個(gè)成分的同時(shí)檢測(cè)。在同一模式、同一時(shí)間下,可以對(duì)待測(cè)樣品的不同組分進(jìn)行同時(shí)測(cè)定。例如在對(duì)小麥進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候,能夠同時(shí)測(cè)定其蛋白質(zhì)含量、水分含量、沉淀值、硬度等參數(shù),這就極大的簡(jiǎn)化了測(cè)定操作,同時(shí)也很大程度上減少了測(cè)定時(shí)間。不同的組分對(duì)測(cè)定的結(jié)果都有一些影響,是因?yàn)樵跍y(cè)定過(guò)程中,其他組分對(duì)高光譜也有吸收。
8、測(cè)定速度快
高光譜圖像的原始光譜信息必須由計(jì)算機(jī)進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的處理和分析,在獲得待測(cè)樣本的原始數(shù)據(jù)后即可立即獲得定性或定量的結(jié)果,整個(gè)分析所需時(shí)間大約在 2 分鐘之內(nèi),并且能夠根據(jù)同一原始光譜數(shù)據(jù)的處理分析得出待測(cè)樣本各種組成或性質(zhì)數(shù)據(jù)。
9、投資及操作費(fèi)用低
高光譜分析儀所采用的光學(xué)用量是一般的石英或玻璃儀器,這些工具具有價(jià)格低、操作空間小、多數(shù)待測(cè)樣本無(wú)需提前處理以及操作所需費(fèi)用較低的特點(diǎn),而這些儀器的高度自動(dòng)化也大大降低了對(duì)操作者的技能需求以及操作難度。
高光譜技術(shù)具有上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),也存在著自身的缺點(diǎn):其一,測(cè)試靈敏度較低,相對(duì)誤差較大;其二,由于高光譜分析屬于間接的測(cè)量方法,需要通過(guò)參考方法(一般為化學(xué)分析方法)獲取一定量的參考樣本數(shù)據(jù),所以測(cè)量精度不可能達(dá)到所用參考方法的測(cè)量精度,建立預(yù)測(cè)模型也要有一定的化學(xué)計(jì)量學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、資金、時(shí)間等;最后,高光譜技術(shù)能夠測(cè)量的范圍有限,一般只能用于還有氫基團(tuán)的成分或者是與之相關(guān)的成分。
原始光譜數(shù)據(jù)之間相關(guān)性很高,如果待測(cè)樣本的樣本量不大,就不具有代表性,并且也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)本身有著極高的自相關(guān)性,使得之后的數(shù)據(jù)預(yù)處理以及波長(zhǎng)提取產(chǎn)生不利的影響,所以,利用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行物品檢測(cè)的時(shí)候需要采集大量的樣本,從而使得最終所建模型有較高的精確性和穩(wěn)健性。
所以,在進(jìn)行高光譜分析前,需要一定量的投入人力資源、物力資源、財(cái)力資源,才能獲得一個(gè)較為精確且實(shí)用性較高的模型。
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