研究背景

鐵皮石斛素有“中華九大仙草之首”的美稱，在我國福建龍巖、安徽霍山、云南西雙版納、浙江樂清等多地均有種植，不同產(chǎn)地鐵皮石斛的營養(yǎng)成分、市場定價差異明顯，其中安徽霍山等地產(chǎn)的鐵皮石斛更具市場價值。

但不同產(chǎn)地鐵皮石斛鮮條的外形差異并不突出，僅少數(shù)從業(yè)者能憑借經(jīng)驗(yàn)辨別，普通消費(fèi)者難以精準(zhǔn)判斷，市場亟需科學(xué)、客觀的產(chǎn)地鑒定方法。而彩譜FS-15成像光譜儀能捕捉樣本豐富的物理和化學(xué)成分光譜信息，可有效反映不同樣本的內(nèi)在特征差異，為鐵皮石斛產(chǎn)地鑒定提供了全新的技術(shù)思路，也讓專業(yè)光譜檢測設(shè)備的應(yīng)用成為研究關(guān)鍵。

光譜采集選FS-15

本次鐵皮石斛產(chǎn)地鑒定研究以福建、安徽、云南、浙江四大主產(chǎn)區(qū)的3-4年生鐵皮石斛鮮條為研究對象，全程采用彩譜FS-15成像光譜儀完成高光譜圖像采集工作，成為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取的核心設(shè)備。

考慮到鐵皮石斛鮮條的形態(tài)特點(diǎn)，研究人員截取樣本中間段3cm左右的部位，通過FS-15的逐行掃描功能，精準(zhǔn)獲取樣本在900~1700nm波長范圍內(nèi)的高光譜圖像，共采集到包含254個波段的完整光譜信息，為后續(xù)產(chǎn)地鑒定模型的構(gòu)建奠定了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。采集完成后，研究人員對圖像進(jìn)行黑白校正、背景去除等處理，提取有效光譜數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析做好準(zhǔn)備。

光譜數(shù)據(jù)筑模型基礎(chǔ)

基于彩譜FS-15成像光譜儀采集的高光譜數(shù)據(jù)，研究人員開展了一系列數(shù)據(jù)處理與模型構(gòu)建工作，最終實(shí)現(xiàn)了鐵皮石斛產(chǎn)地的有效鑒別。

研究人員先對原始光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，去除干擾波段后保留229個有效波段，再通過SG平滑、多元散射校正消除噪聲和雜散光影響；隨后分別采用隨機(jī)青蛙（RF）算法、連續(xù)投影法（SPA）從有效波段中提取15個特征變量，減少模型冗余數(shù)據(jù)；最后基于支持向量機(jī)（SVM）構(gòu)建鐵皮石斛產(chǎn)地鑒定模型，對模型進(jìn)行測試驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，以FS-15采集的光譜數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，RF算法、SPA構(gòu)建的模型測試集預(yù)測準(zhǔn)確率分別達(dá)到84.72%和87.50%，均展現(xiàn)出良好的產(chǎn)地判別效果。同時，從FS-15采集的光譜數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，1100nm和400nm附近波段包含鐵皮石斛產(chǎn)地鑒定的關(guān)鍵信息，其中1100nm附近光譜與多糖、單糖含量相關(guān)，1400nm附近光譜與水分子特征相關(guān)，印證了設(shè)備在捕捉中藥材成分特征光譜上的精準(zhǔn)性。

設(shè)備賦能中藥材檢測

彩譜FS-15成像光譜儀在鐵皮石斛產(chǎn)地鑒定研究中的成功應(yīng)用，不僅驗(yàn)證了高光譜成像技術(shù)在中藥材產(chǎn)地鑒別中的可行性，也充分展現(xiàn)了設(shè)備本身的性能優(yōu)勢和應(yīng)用價值。

FS-15可在900~1700nm近紅外波段實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的光譜采集，能精準(zhǔn)捕捉樣本的光譜特征差異，為物質(zhì)成分分析、產(chǎn)地鑒別等研究提供高維度、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)；其靈活的掃描方式適配各類固體樣本的檢測需求，可廣泛應(yīng)用于中藥材產(chǎn)地鑒定、成分分析、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測、食品質(zhì)量把控等多個領(lǐng)域。

此次在鐵皮石斛產(chǎn)地鑒定研究中的應(yīng)用，是FS-15在中藥材檢測領(lǐng)域的一次重要實(shí)踐。未來，彩譜科技將持續(xù)深耕高光譜成像技術(shù)研發(fā)，不斷優(yōu)化光譜檢測設(shè)備的性能與應(yīng)用場景，以專業(yè)的檢測設(shè)備賦能中藥材產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為中藥材品質(zhì)把控、市場規(guī)范化建設(shè)提供更多可靠的技術(shù)解決方案，推動傳統(tǒng)中藥材產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代檢測技術(shù)的深度融合。

產(chǎn)品推薦

FigSpec FS-15線掃描高光譜相機(jī)

1. 光譜范圍：900-1700nm

2. 光譜分辨率：6nm

3. 光譜波段：512

4. 空間像素?cái)?shù)：640