高光譜熒光相機在枸杞新鮮判別的應(yīng)用
發(fā)布時間:2023-03-29
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高光譜熒光相機在枸杞新鮮判別的應(yīng)用。
基本原理:
? ? ? 熒光是一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)特定波長的入射光照射,其分子吸收光能后從基態(tài)進入激發(fā)態(tài),并且立即退激發(fā)并發(fā)出出射光,原理如圖所示。通常出射光的波長比入射光的波長更長,且多處于可見光波段。
? ? ? 高光譜熒光相機使用高靈敏度、高信噪比、高像素Scoms相機作為探測單元,使用高光譜熒光相機,結(jié)合消色差成像鏡頭、內(nèi)置推掃成像結(jié)構(gòu)、內(nèi)置調(diào)焦結(jié)構(gòu)、內(nèi)置Shutter等單元完成采集系統(tǒng)的集成。大功率的氙燈光源作為系統(tǒng)進行熒光信號檢測的光源體,配合光波導(dǎo)、激發(fā)濾光片、勻光棒、反射鏡等結(jié)構(gòu)完成樣品激發(fā)光的傳送,樣品在激發(fā)光的作用下會產(chǎn)生相應(yīng)的熒光(發(fā)射)信號,在高光譜相機前端設(shè)計有熒光濾光片,這樣熒光信號最終被高光譜相機收集到,通過處理分析建模等處理后可獲取需要的熒光光譜和圖像。
測試條件:
? ? 高光譜成像儀系統(tǒng):光譜范圍:400-1000nm,光譜分辨率:3nm,光譜通道:176Bands;積分時間400ms。
? ? 激發(fā)光源波長:365nm紫外燈光源,功率100W/個,總功率100W;
? ? 疑似熒光信號(范圍):450nm附近;
圖1? 高光譜熒光系統(tǒng)
圖2? 不同顏色新鮮枸杞
圖3? 不新鮮枸杞(包括半新鮮、干、腐爛等)
先分析干枸杞與變腐枸杞
圖4? 不同情況下干枸杞的熒光光譜
從圖4可知:
1、干枸杞熒光信號也分布在455nm附近,與新鮮枸杞比較,在550nm附近沒有波峰,而且整個光譜都隨著新鮮的程度其光譜曲線逐漸下降;
2、干的程度越多,熒光信號越弱。
圖5 高光譜熒光下的干枸杞
再分析新鮮與半新鮮枸杞
圖6 新鮮與半新鮮枸杞熒光光譜
從圖6可知:
1、新鮮枸杞的熒光主波峰在455nm左右,而且新鮮的枸杞在550nm附近也會有一個波峰存在,這個波峰是否和葉綠素等信息有關(guān)?
2、半信息枸杞的熒光主波長位置和新鮮的保持一致(455nm附近),但在500nm以后與新鮮的枸杞比較起來,可能和新鮮的程度有關(guān)聯(lián),從500nm后的光譜信號曲線逐漸下降,新鮮度高的比新鮮度低的在500-600nm之間的信號會高一些;
3、腐爛枸杞的熒光波峰還是在靠近455nm,但與新鮮和半新鮮的比較起來,在400-450nm之間,其腐爛類的信號明顯低于新鮮和半新鮮的。
圖7 新鮮與半新鮮枸杞的熒光分布圖
圖8?干枸杞、新鮮枸杞、半新鮮枸杞以及不同顏色的枸杞的光譜曲線?
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