SWIR短波紅外高光譜成像系統(tǒng)
- 公司名稱 北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司
- 品牌 SPECIM/芬蘭
- 型號
- 產(chǎn)地
- 廠商性質(zhì) 代理商
- 更新時間 2020/5/8 20:05:21
- 訪問次數(shù) 4108
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北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司成立于2002年，為中關(guān)村高新技術(shù)企業(yè)，致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究監(jiān)測技術(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)、無人機遙感等）、植物表型分析技術(shù)、呼吸與能量代謝測量技術(shù)等方面，與專業(yè)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)、動物能量代謝、水體與藻類及生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域先進(jìn)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、能量代謝測量等提供規(guī)劃設(shè)計、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)團隊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、EcoTech®實驗室、光譜成像與無人機遙感事業(yè)部及無人機遙感研究中心（與陜西師范大學(xué)合作建立）、動物能量代謝實驗室、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。實驗室擁有葉綠素?zé)晒獬上?、葉綠素?zé)晒鈨x、水體藻類熒光儀、SPECIM高光譜儀、WORKSWELL紅外熱成像儀、EasyChem全自動化學(xué)分析儀、MicroMac1000水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)、ACE土壤呼吸自動監(jiān)測系統(tǒng)、SoilBox便攜式土壤氣體通量測量系統(tǒng)、動物呼吸測量系統(tǒng)、LCpro 光合作用測量儀、Hood土壤入滲儀、年輪分析儀等各種儀器設(shè)備，可以進(jìn)行實驗研究分析、實驗培訓(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ATOMTRACE公司（LIBS元素分析技術(shù)）、歐洲BCN無人機遙感中心、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公司等著名生態(tài)儀器技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)機構(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、土壤呼吸與碳通量研究監(jiān)測、動物呼吸代謝測量、水質(zhì)分析與藻類研究監(jiān)測、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，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®無人機遙感平臺、SoilTron®多功能小型蒸滲儀技術(shù)、SoilBox®土壤呼吸測量技術(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)測系統(tǒng)、植物生理生態(tài)監(jiān)測技術(shù)、動物能量代謝測量技術(shù)等，在中科院修購項目、*學(xué)科群項目、CERN網(wǎng)絡(luò)（生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)）等項目中發(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)展提供優(yōu)秀的技術(shù)方案和服務(wù)。
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土壤與植物生理生態(tài)研究監(jiān)測、環(huán)境氣象監(jiān)測、水文水質(zhì)及地下水監(jiān)測、水土保持研究監(jiān)測、荒漠化監(jiān)測、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)以及動物生態(tài)研究等儀器技術(shù)的引進(jìn)推廣和系統(tǒng)集成,并為生態(tài)環(huán)境實驗研究和規(guī)劃設(shè)計提供技術(shù)方案和分析測量。
| 成像方式 | 色散型 | 工作原理 | 推掃型 |
|---|---|---|---|
| 價格區(qū)間 | 面議 | 使用狀態(tài) | 地面 |
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 環(huán)保,農(nóng)業(yè),地礦,航天 |
SWIR短波紅外高光譜成像系統(tǒng)是Specim推出了一款全新的、經(jīng)過重新設(shè)計和加工的具有突破性特點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，可實現(xiàn)高達(dá)450fps的圖像采集速率。
為了保證SWIR短波紅外高光譜成像系統(tǒng)室內(nèi)外不同條件下的使用，它具有堅固的防風(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)今非常具挑戰(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，并滿足實驗室、野外、和工業(yè)應(yīng)用的嚴(yán)苛要求，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
覆蓋1000- 2500nm短波紅外波段
CameraLink接口，USB/RS232控制
幀頻高達(dá)450幀/秒(全畫幅)
探測器: 低溫冷卻MCT檢測器
超高的信噪比，大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域推薦使用
可提供SDK，用于快速高效的應(yīng)用程序開發(fā)
相機規(guī)格
光學(xué)特性 | ||
光譜范圍 | 1000-2500nm | |
光譜分辨率FWHM | 10nm（30μm狹縫） | |
光譜采樣 | 5.6nm | |
空間分辨率 | RMS光斑大?。?5μm | |
F值 | F/2.0 | |
狹縫寬度 | 30μm（50或80μm可選） | |
有效狹縫長度 | 9.2mm | |
電氣特性 | ||
探測器 | 低溫冷卻MCT檢測器 | |
空間像素 | 384 | |
光譜波段數(shù) | 288 | |
像素大小 | 24×24μm | |
探測器冷卻模式 | Stirling, 25000h MTTF | |
光溫穩(wěn)定功能 | 支持 | |
相機輸出 | 16bit CL | |
信噪比 | 1050:1（大電平信號） | |
數(shù)據(jù)線纜 | 長度5米 | |
抓幀器 | NI 1427 | |
相機控制 | USB / RS232 | |
幀頻 | 450fps（大全畫幅） | |
曝光時間范圍 | 0.1-20ms | |
功耗 | 正常情況＜50W | |
輸入電壓 | 寬電壓24V | |
機械特性 | ||
大?。ㄩL×寬×高） | 傳感器 | 電源&控制單元 |
470×176×178mm | 300×190×130mm | |
重量 | 14kg | 約5kg |
機身 | 帶安裝螺孔的陽極氧化鋁材質(zhì) | |
鏡頭支座 | 標(biāo)準(zhǔn)C-mount | |
用戶調(diào)節(jié) | 不支持 | |
快門 | 用于暗參考圖像采集的電機械快門 | |
環(huán)境特性 | ||
存儲溫度 | -20…﹢50℃ | |
操作溫度 | ﹢5…﹢40℃，無凝水 | |
光譜DAQ支持 | 支持 | |
SDK支持 | 支持 | |
安裝方式 | 標(biāo)準(zhǔn)安裝參見插圖，其他安裝選項請參閱說明書 | |
附件 | 鏡頭，輻射校準(zhǔn)，校準(zhǔn)白板，掃描平臺 | |
附件配置：SWIR系統(tǒng)提供多種附件供用戶擴大應(yīng)用領(lǐng)域
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。
采集光纖：帶有采集鏡頭或SMA連接器的光纖: 不需要移動多路復(fù)用器，即可在一個分光計中包含4-110個輸入通道。
鏡像掃描器或旋轉(zhuǎn)平臺：用于掃描靜態(tài)目標(biāo)和戶外場景，或結(jié)合X-stage sample mover用于桌面和顯微鏡應(yīng)用。
LUMO軟件：支持，用于控制掃描平臺、采集數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)、影像實時可視化。
數(shù)據(jù)存儲為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
化學(xué)及材料分揀
醫(yī)藥制造
資源回收
礦物識別
糧食和農(nóng)業(yè)
水分含量分布
藝術(shù)研究與歸檔
檢測牛油果皮下斑點
應(yīng)用案例
（1）血液作為一種特殊的信息載體，是診斷、毒理學(xué)和法醫(yī)學(xué)中較常用的生物材料。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)生的血跡會更方便。高光譜成像在血斑分析中的一個重要應(yīng)用是估算時間，從而幫助犯罪現(xiàn)場調(diào)查人員確定案發(fā)時間。本實驗采用主成分分析（PCA）和小噪聲分?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)過小噪聲分?jǐn)?shù)算法血液斑點樣本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，大的變化發(fā)生在樣本血液表面涂敷后的*個小時。進(jìn)一步研究20-27個樣本發(fā)生的變化。對樣本進(jìn)行散點圖分組，觀察散點形狀與血跡點空間分布的相關(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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。利用偏小二乘判別法(PLS-DA)建立了4個主成分、R2X_cum為0.84、R2Y_cum為0.81的2個物種分類模型。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。
結(jié)果表明，SWIR高光譜成像技術(shù)是一種客觀、無損的質(zhì)量控制方法，可成功地對日本毒八角茴香和中國八角茴香進(jìn)行精確鑒別。此外，該方法還可以升級到傳送帶系統(tǒng)從而檢測大批量中國八角茴香中摻雜的日本毒八角茴香。
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