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SWIR 短波紅外高光譜成像系統(tǒng)

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公司名稱北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司
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更新時(shí)間2023/11/28 7:55:46
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北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司成立于2002年，為國家，致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究監(jiān)測(cè)技術(shù)推廣、研發(fā)與服務(wù)，特別是在光譜成像技術(shù)（高光譜成像技術(shù)、葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)、紅外熱成像技術(shù)、無人機(jī)遙感等）、植物表型分析技術(shù)、呼吸與能量代謝測(cè)量技術(shù)等方面，與企業(yè)PSI、Specim、Sable等合作，致力于植物科學(xué)、土壤與地球科學(xué)、動(dòng)物能量代謝、水體與藻類及生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域*儀器技術(shù)的引進(jìn)推廣和技術(shù)研發(fā)集成，為植物/作物表型分析、生態(tài)修復(fù)及生態(tài)保護(hù)、能量代謝測(cè)量等提供規(guī)劃設(shè)計(jì)、技術(shù)方案與系統(tǒng)集成、技術(shù)咨詢與科技服務(wù)。公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)80％以上具備碩士或碩士以上學(xué)位，并與研究生院、中科院植物研究所、中科院動(dòng)物所、中科院地理科學(xué)與資源研究所、中國農(nóng)科院、中國林科院、中國環(huán)科院、中國水科院、清華大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京林業(yè)大學(xué)、北京大學(xué)、中國海洋大學(xué)、陜西師范大學(xué)、內(nèi)蒙古大學(xué)等建立了長期的技術(shù)合作交流關(guān)系。公司下設(shè)有葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)與植物表型業(yè)務(wù)部、EcoLab?實(shí)驗(yàn)室、光譜成像與無人機(jī)遙感事業(yè)部及無人機(jī)遙感研究中心（與陜西師范大學(xué)合作建立）、動(dòng)物能量代謝實(shí)驗(yàn)室、內(nèi)蒙古阿拉善蒙古牛生態(tài)牧業(yè)研究院及青島分公司。實(shí)驗(yàn)室擁有葉綠素?zé)晒獬上瘛⑷~綠素?zé)晒鈨x、水體藻類熒光儀、SPECIM高光譜儀、WORKSWELL紅外熱成像儀、EasyChem、MicroMac1000水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、ACE土壤呼吸自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、SoilBox便攜式土壤氣體通量測(cè)量系統(tǒng)、動(dòng)物呼吸測(cè)量系統(tǒng)、LCpro+光合作用測(cè)量儀、Hood土壤入滲儀、年輪分析儀等各種儀器設(shè)備，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究分析、實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)等，歡迎與易科泰生態(tài)研究室開展合作研究。易科泰公司與歐洲PSI公司（葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)與表型分析技術(shù)）、美國SABLE公司（動(dòng)物能量代謝技術(shù)）、歐洲SPECIM公司（高光譜成像技術(shù)）、歐洲WORKSWELL公司（紅外熱成像技術(shù)）、歐洲Lightigo公司（LIBS元素分析技術(shù)）、歐洲BCN無人機(jī)遙感中心、歐洲ITRAX公司（樣芯密度掃描與元素分析）、美國VERIS公司、英國ADC公司、德國UGT公司、歐洲SYSTEA公司等國際生態(tài)儀器技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)機(jī)構(gòu)和廠商建立了密切的合作關(guān)系，在FluorCam葉綠素?zé)晒獬上衽c熒光測(cè)量技術(shù)、PlantScreen植物表型分析技術(shù)、高光譜成像技術(shù)、紅外熱成像技術(shù)、光合作用與植物生理生態(tài)研究監(jiān)測(cè)、土壤呼吸與碳通量研究監(jiān)測(cè)、動(dòng)物呼吸代謝測(cè)量、水質(zhì)分析與藻類研究監(jiān)測(cè)、CoreScanner樣芯密度CT與元素分析技術(shù)、LIBS元素分析技術(shù)、無人機(jī)生態(tài)遙感技術(shù)等生態(tài)儀器技術(shù)及其系統(tǒng)方案集成有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，成為我國農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地球科學(xué)、生態(tài)環(huán)境研究等領(lǐng)域科技進(jìn)步的重要研究技術(shù)支持力量。由公司研制生產(chǎn)的EcoDrone?無人機(jī)遙感平臺(tái)、SoilTron?多功能小型蒸滲儀技術(shù)、SoilBox?土壤呼吸測(cè)量技術(shù)、PhenoPlot?輕便型作物表型分析系統(tǒng)、SCG-N土壤剖面CO2／O2梯度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、植物生理生態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、動(dòng)物能量代謝測(cè)量技術(shù)等，在中科院修購項(xiàng)目、學(xué)科群項(xiàng)目、CERN網(wǎng)絡(luò)（生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)）等項(xiàng)目中發(fā)揮重要作用 “工欲善其事，必先利其器”，易科泰公司將秉承“利其器，善其事”的經(jīng)營理念，為國內(nèi)生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究與發(fā)展提供的技術(shù)方案和服務(wù)。

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SWIR 短波紅外高光譜成像系統(tǒng)

SWIR 短波紅外高光譜成像系統(tǒng) 產(chǎn)品信息

SWIR 短波紅外高光譜成像系統(tǒng)

SWIR成像儀是Specim推出了一款全新的、經(jīng)過重新設(shè)計(jì)和加工的具有突破性特點(diǎn)的短波紅外高光譜成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)在SWIR范圍內(nèi)(1000 - 2500 nm)不但具有高速數(shù)據(jù)采集功能，還擁有更多的空間像素(384)，使用CameraLink連接，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)450fps的圖像采集速率。

為了保證室內(nèi)外不同條件下的使用，它具有堅(jiān)固的防風(fēng)雨的IP54外殼和溫度穩(wěn)定的光學(xué)系統(tǒng)，而且具有更低的功耗，標(biāo)稱功率僅為50W。

憑借其溫度穩(wěn)定的光學(xué)系統(tǒng)，SWIR提供了當(dāng)今挑戰(zhàn)性的近紅外化學(xué)成像應(yīng)用領(lǐng)域所需的穩(wěn)定性和靈敏度，并滿足實(shí)驗(yàn)室、野外、和工業(yè)應(yīng)用的要求，使其成為藥物質(zhì)量保證、食品安全和農(nóng)業(yè)分析等應(yīng)用領(lǐng)域的得力助手。

主要特點(diǎn)

l覆蓋1000- 2500nm短波紅外波段

lCameraLink接口，USB/RS232控制

l幀頻高達(dá)450幀/秒(全畫幅)

l探測(cè)器: 低溫冷卻MCT檢測(cè)器

l超高的信噪比，大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域推薦使用

l可提供SDK，用于快速高效的應(yīng)用程序開發(fā)

相機(jī)規(guī)格

光學(xué)特性
光譜范圍	1000-2500nm
狹縫寬度	30μm（50或80μm可選）
有效狹縫長度	9.2mm
電氣特性
探測(cè)器	低溫冷卻MCT探測(cè)器
功耗	正常情況＜50W
輸入電壓	寬電壓24V
機(jī)械特性
大小（長×寬×高）	傳感器	電源&控制單元
	470×176×178mm	300×190×130mm
重量	14kg	約5kg
用戶調(diào)節(jié)	不支持
快門	用于暗參考圖像采集的電機(jī)械快門
環(huán)境特性
存儲(chǔ)溫度	-20…﹢50℃
附件	鏡頭，輻射校準(zhǔn)，校準(zhǔn)白板，掃描平臺(tái)

附件配置：SWIR系統(tǒng)提供多種附件供用戶擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域

l前置物鏡：優(yōu)化900-2500nm光譜范圍的圖像和光譜數(shù)據(jù)質(zhì)量。

l采集光纖：帶有采集鏡頭或SMA連接器的光纖: 不需要移動(dòng)多路復(fù)用器，即可在一個(gè)分光計(jì)中包含4-110個(gè)輸入通道。

l鏡像掃描器或旋轉(zhuǎn)平臺(tái)：用于掃描靜態(tài)目標(biāo)和戶外場(chǎng)景，或結(jié)合X-stage sample mover用于桌面和顯微鏡應(yīng)用。

lLUMO軟件：支持，用于控制掃描平臺(tái)、采集數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)、影像實(shí)時(shí)可視化。

l數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為ENVI、Matlab和R兼容格式數(shù)據(jù)立方，支持多款通用軟件進(jìn)一步處理分析。還可以提供SDK，用于快速高效的應(yīng)用程序開發(fā)。

應(yīng)用領(lǐng)域

l化學(xué)及材料分揀

l醫(yī)藥制造

l資源回收

l礦物識(shí)別

l糧食和農(nóng)業(yè)

l水分含量分布

l藝術(shù)研究與歸檔

檢測(cè)牛油果皮下斑點(diǎn)

應(yīng)用案例

（1）血液作為一種優(yōu)秀的信息載體，是診斷、毒理學(xué)和法醫(yī)學(xué)中的生物材料。通常，分析的材料直接從靜脈以液體的形式;然而，在某些情況下，分析在表面產(chǎn)生的血跡會(huì)更方便。高光譜成像在分析中的一個(gè)重要應(yīng)用是估算時(shí)間，從而幫助現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查人員確定案發(fā)時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)采用主成分分析（PCA）和最小噪聲分?jǐn)?shù)（MNF）方法。

如下圖：DBS卡上血斑:a為 1-19樣本，b為 20-28樣本（左圖），經(jīng)過最小噪聲分?jǐn)?shù)算法血液斑點(diǎn)樣本a（基于PC2-PC3-PC4），b:（基于PC2-PC3-PC5）（右圖）。

所選血斑的光譜特征(S1，S6、S14、S16、S22、S26、S27)在SWIR范圍內(nèi)如右圖所示，分析顯示，的變化發(fā)生在樣本血液表面涂敷后的個(gè)小時(shí)。進(jìn)一步研究20-27個(gè)樣本發(fā)生的變化。對(duì)樣本進(jìn)行散點(diǎn)圖分組，觀察散點(diǎn)形狀與血跡點(diǎn)空間分布的相關(guān)性（如下圖）。觀察到的變化是由于血斑逐漸干燥和血紅蛋白衍生物(主要是氧血紅蛋白和金屬血紅蛋白)含量的差異造成。

本研究采用的方法是無損的、有效的、快速的。通過高光譜成像、結(jié)合PCA和MNF算法最終成功區(qū)別出在0 ~29天的血斑，準(zhǔn)確提供了在血斑干燥過程中發(fā)生的動(dòng)態(tài)過程信息。

（2）高光譜成像在中藥質(zhì)量控制中的應(yīng)用——以神經(jīng)毒性日本八角茴香為例

高光譜成像將傳統(tǒng)的光譜和成像技術(shù)結(jié)合起來，從樣本中獲取光譜和空間信息。在食品飲料、農(nóng)業(yè)和制藥等行業(yè)，它被成功地用作評(píng)估原材料和產(chǎn)品質(zhì)量的分析工具。與液相色譜等傳統(tǒng)分析方法相比，SWIR高光譜成像可以在更短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行無損分析。

八角茴香（Illicium verum）是治療小兒絞痛的常用藥物。然而，有記錄顯示在使用后出現(xiàn)了一些危及生命的不良事件，在一些情況下是由于與有毒的八角茴香(Illicium anisatum，日本八角茴香)的摻雜或替代所致。顯然，迅速有效的質(zhì)量控制方法對(duì)于防止這種可怕后果的再次發(fā)生至關(guān)重要。

左圖上為日本毒八角茴香，下為中國八角茴香，右圖為日本毒八角茴香(綠色)和中國八角茴香(藍(lán)色)樣品的平均吸收光譜曲線

通過肉眼很難判斷真假，而采用光譜范圍為920-2514 nm的SWIR高光譜推掃成像系統(tǒng)獲取圖像。采用主成分分析法(PCA)對(duì)圖像進(jìn)行分析，降低數(shù)據(jù)的高維性，去除不需要的背景，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。利用偏最小二乘判別法(PLS-DA)建立了4個(gè)主成分、R2X_cum為0.84、R2Y_cum為0.81的2個(gè)物種分類模型。隨后使用該模型作為外部數(shù)據(jù)集，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了引入模型的日本毒八角茴香(98.42%)和I. 中國八角茴香(97.85%)的身份。