高光譜應(yīng)用：辨別真假金銀花

背景

金銀花是我國傳統(tǒng)的藥食同源中藥材和食材，具有抗菌抗炎、清熱解毒等多種功效，同時(shí)也富含營養(yǎng)價(jià)值。然而，由于山銀花在外形和特征上與金銀花極為相似，且產(chǎn)量高、價(jià)格低，一些不法商販為了牟取利益，將山銀花摻雜甚至冒充金銀花進(jìn)行銷售。

目前，市場(chǎng)上對(duì)金銀花的鑒別主要依賴于外觀形態(tài)觀察或化學(xué)檢測(cè)方法。然而，外觀鑒別方法主觀性強(qiáng)，誤差較大；化學(xué)檢測(cè)方法則具有破壞性，且耗時(shí)、成本高，難以滿足快速、無損、精準(zhǔn)檢測(cè)的實(shí)際需求。

相比之下，高光譜成像技術(shù)能夠很好地解決這些問題。該技術(shù)具有無損、快速、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。本研究借鑒高光譜技術(shù)在定量檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)金銀花和山銀花藥材質(zhì)量的快速檢測(cè)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)室高光譜成像系統(tǒng)，由高光譜相機(jī)、高精度掃描位移臺(tái)、高清相機(jī)、高穩(wěn)定性線型光源和精密暗箱等組成。

數(shù)據(jù)處理方法

以參考板為基準(zhǔn)，對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行時(shí)間和空間反射率校準(zhǔn)，并對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，以去除光譜維度的噪聲。

光譜特征分析

通過對(duì)比真彩色圖像和假彩色圖像可以發(fā)現(xiàn)，在假彩色圖像中，金銀花部分花瓣的色調(diào)偏白（紅色方框標(biāo)注），與其他花瓣的色調(diào)存在差異。

真色彩合成圖像

真色彩合成圖像

在樣本光譜曲線圖中，假彩色圖像中白色花瓣的光譜曲線（黑色曲線）顯示出明顯的差異。盡管部分金銀花和山銀花的花瓣光譜特征較為相似，但在某些波段上仍存在顯著區(qū)別。例如，在611nm處，山銀花的光譜表現(xiàn)出明顯的吸收特征，而金銀花在該波段的吸收特征不明顯。從吸收強(qiáng)度圖中也可以看出，山銀花的吸收強(qiáng)度顯著高于金銀花。

樣本光譜曲線

山銀花光譜曲線

金銀花光譜曲線

吸收特征

基于上述光譜特征分析，高光譜成像技術(shù)能夠有效區(qū)分金銀花和山銀花，具有應(yīng)用于工業(yè)級(jí)分揀和鑒定識(shí)別的潛力。這一技術(shù)為金銀花產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持。