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高光譜相機(jī)鑒定識(shí)別金銀花和山銀花的研究

來源:賽斯拜克 發(fā)表時(shí)間:2023-09-06 瀏覽量:724 作者:awei

隨著科技的不斷發(fā)展,高光譜相機(jī)在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。其高分辨率和多波段特性使得它能夠捕捉到常規(guī)圖像無法獲取的信息。在藥物鑒定領(lǐng)域,高光譜相機(jī)對(duì)于精確鑒別各類草藥具有重大意義。本文將探討高光譜相機(jī)在鑒定識(shí)別金銀花和山銀花中的應(yīng)用。

金銀花,山銀花,兩者均是常見的草藥,但在形態(tài)和化學(xué)成分上存在顯著的差異。金銀花顏色偏黃,而山銀花顏色偏白。兩者的化學(xué)成分也具有顯著的區(qū)別,這對(duì)于藥性和藥效的研究具有重要價(jià)值。

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高光譜相機(jī)在草藥鑒定中的應(yīng)用,主要依賴于其能夠獲取物體在多個(gè)光譜帶的圖像。通過這些圖像,我們可以獲取到物體的形態(tài)、化學(xué)成分等信息。對(duì)于金銀花和山銀花的鑒定,高光譜相機(jī)能夠獲取到它們?cè)诓煌庾V帶的顏色信息,進(jìn)而通過分析這些信息,鑒定出是何種草藥。


高光譜相機(jī)鑒定識(shí)別金銀花和山銀花的研究

本研究應(yīng)用了400-1000nm的高光譜相機(jī),可采用廣東賽斯拜克科技有限公司產(chǎn)品SP130M進(jìn)行相關(guān)研究。光譜范圍在400-1000nm,波長(zhǎng)分辨率優(yōu)于2.5nm,可達(dá)1200個(gè)光譜通道。采集速度全譜段可達(dá)128FPS,波段選擇后最高3300Hz(支持多區(qū)域波段選擇)。


高光譜相機(jī)SineSpec?系列


在實(shí)驗(yàn)過程中,我們將高光譜相機(jī)對(duì)準(zhǔn)待測(cè)草藥,獲取其高光譜圖像。通過圖像處理和分析,我們可以提取出草藥的多個(gè)特征,例如顏色、形狀、化學(xué)成分等。通過對(duì)比這些特征,我們可以準(zhǔn)確鑒別出是金銀花還是山銀花。


實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

按照常規(guī)處理方法,以參考板為基準(zhǔn),對(duì)被測(cè)物進(jìn)行時(shí)、空反射率校準(zhǔn),并進(jìn)行光譜平滑,去除光譜維噪聲。

 從真彩色圖像和假彩色圖像對(duì)比可以看出,假彩色圖像中金銀花部分花瓣色調(diào)偏白(紅色方框),與其他花瓣不一致。樣本光譜曲線圖中黑色曲線為假彩色圖像中白色花瓣的光譜曲線,可以看出除了白色的金銀花瓣光譜區(qū)別較明顯之外,也存在一些金銀花和山銀花的花瓣光譜區(qū)別較小,形態(tài)相似度較大的情況。對(duì)比山銀花和金銀花的光譜特征可以看出,在119 波段(611 nm)處山銀花的光譜與金銀花所區(qū)別,山銀花有一個(gè)較明顯的吸收,金銀花在該位置的吸收特征不明顯。吸收強(qiáng)度圖中以看出,山銀花的吸收強(qiáng)度明顯。

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根據(jù)上述特征分析,高光譜成像技術(shù)可應(yīng)用于金銀花及山銀花的工業(yè)級(jí)分揀及鑒定識(shí)別。

 

為了提高鑒別的準(zhǔn)確性,我們采用了多種機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)獲取的特征進(jìn)行分析。這些算法能夠從大量數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)并識(shí)別出金銀花和山銀花的特征。通過訓(xùn)練模型并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,我們可以得到較高的分類準(zhǔn)確率,證明了高光譜相機(jī)在草藥鑒定中的有效性。


通過本研究,我們發(fā)現(xiàn)高光譜相機(jī)在金銀花和山銀花的鑒定中具有顯著的優(yōu)勢(shì)。不僅能夠準(zhǔn)確鑒別兩者,而且可以提供更多的信息,有助于深入理解草藥的性質(zhì)和藥效。然而,高光譜相機(jī)的應(yīng)用仍面臨一些挑戰(zhàn),例如如何提取更有效的特征、如何優(yōu)化機(jī)器學(xué)習(xí)算法等。未來,我們將繼續(xù)深入研究,以提高鑒別的準(zhǔn)確性和效率。


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