1 暨南大学物理系思源实验室, 广东 广州 510632
2 南方医科大学中医药学院, 广东 广州 510515
旨在建立可靠的Fisher判别模型, 以实现西洋参及其常见伪品饮片的快速、 客观、 准确鉴别, 采用自组的凝视式光谱成像仪, 对90份不同市售来源的中药材饮片(西洋参、 人参、 桔梗各30份)进行了荧光光谱成像实验, 波长范围为400~720 nm, 成像间隔为5nm。 采用标准正态变量(SNV)变换对原的光谱数据进行预处理, 以减少光谱数据中的噪声干扰。 比较了主成分分析(PCA)与逐步判别分析(SDA)的原理特点及对模型的优化效果, 联合这两种分析方法, 首先, 应用PCA对预处理后的光谱数据进行处理, 使光谱数据中的主要信息集中分布在前面的主成分中, 然后应用SDA从65个主成分中筛选出判别能力较强的12个主成分建立Fisher判别模型。 由所建模型的两个判别函数作样品得分散点图, 各类样品在图中表现出良好的聚类现象。 以待判样品点与各种类中心点之间的欧氏距离作为依据, 得出模型的准确判别结果。 结果显示, 所建Fisher判别模型在训练集和预测集中的判别正确率分别为98.33%和 96.67%, 具有较高的可信度与准确度, 因此, 荧光光谱法结合Fisher判别分析可用于快速鉴别西洋参及其伪品饮片。
荧光光谱成像 Fisher判别分析 逐步判别分析 主成分分析 西洋参 鉴别 Fluorescence spectral imaging Fisher discriminant analysis Stepwise discriminant analysis Principal component analysis Radix panacis quinquefolii Identification 光谱学与光谱分析
2017, 37(4): 1157
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100039, China
3 Liquid Crystal Institute, Kent State University, Kent, OH 44242, USA
In order to detect the aberration from a wide field of view (FOV) on the retina with adaptive optics, we present a multiple-object Shack–Hartmann wavefront sensor (MOSHWFS) design. The simulated results indicate that the wavefront from our MOSHWFS can be reconstructed for multiple objects, and the measurement error can be less than λ/7 with an MOSHWFS with an FOV of 6.7°, for maximum eye aberration. The experimental result with two objects indicates that the measurement error can be less than λ/14, with the root mean square of the reference wavefront as 0.798λ and 0.895λ, respectively.
080.1010 Aberrations (global) 330.7321 Vision coupled optical systems 330.4460 Ophthalmic optics and devices Chinese Optics Letters
2015, 13(12): 120801
1 广东医学院生物医学工程教研室, 东莞 广东523808
2 广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室, 广州 广东510630
3 暨南大学理工学院光电工程系, 广州 广东510630
4 华南农业大学理学院, 广州 广东510640
5 南方医科大学中医药学院, 广州 广东510515
板蓝根颗粒的质量直接影响其疗效, 选择一种有效的板蓝根颗粒质量检测方法至关重要。 传统的检测方法需要对板蓝根样品进行化学预处理, 是一种对样品有损的检测方法。 为解决这一问题, 采用了一种安装液晶滤波器件的荧光光谱成像实验装置对板蓝根样品的荧光光谱特性进行测试, 以中国食品药品检定研究院提供的板蓝根标准物质的光谱曲线作为对照品, 通过获得不同原材料、不同厂家和不同批次的板蓝根颗粒的荧光特征光谱曲线, 并对其进行归一化处理后, 与对照品的荧光光谱特征曲线进行对比分析及聚类分析, 从整体上探讨了荧光光谱特征曲线与板蓝根颗粒质量的关系。 实验结果显示, 不同厂家生产的颗粒之间质量存在较大差异, 主要体现在荧光的强弱和波峰位置的变化上, 通过与标准物质的光谱曲线做进一步对比, 可初步判断板蓝根颗粒质量的优劣。 这表明了采用荧光光谱成像的方法对板蓝根质量进行检测是一种简便、 快捷、 无损的检测手段。
质量评价 板蓝根颗粒 荧光光谱成像法 Quality evaluation Banlangen granule Fluorescence spectrum imaging method 光谱学与光谱分析
2013, 33(11): 3044
1 中山大学南方学院电子通信与软件工程系, 广东 广州 510970
2 暨南大学物理系, 广东 广州 510630
3 暨南大学光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室, 广东 广州 510630
4 南方医科大学中医药学院, 广东 广州 510515
利用自适应图像分割算法处理中药光谱检测中得到的中药光谱图像，通过运动检测、差分图像的自动选取及光谱曲线中心波长统计对中药图像的像素点进行分类，将中药光谱图像自动分割成不同的区域，提取中药材光谱图像不同区域的光谱信息并消除背景噪声对实验结果的影响。以中药黄连及其混合粉末为例进行实验。实验结果表明该算法能够自动准确地提取出有效区域，并分割出有效区域的光谱图像，较好地消除了噪声干扰并且没有产生无意义的区域。
图像处理 光谱图像 图像平滑度 区域分割 激光与光电子学进展
2013, 50(12): 121002
1 中山大学南方学院电子通信与软件工程系, 广东 广州 510970
2 南方医科大学中医药学院, 广东 广州 510515
3 暨南大学广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室, 广东 广州 510630
4 华南农业大学应用物理系, 广东 广州 510640
针对目前中药市场上存在的中药材质量问题，设计了一套基于推扫式光谱成像技术的光栅光谱成像装置。采用光栅分光，利用电控位移台在空间一维方向上扫描成像，通过图像拼接后获取了中药的光谱立方体。该装置成本低，无需特殊环境即可实现对中药的快速、无损检测。所测试系统参量包括定标波长、系统光谱响应范围、光谱分辨率、空间分辨率和系统稳定性等。以西洋参为例进行检测，得到了西洋参的光谱图像及其对应的光谱立方体，据此绘制其特征光谱曲线和空间荧光强度分布图像，得出了中药材西洋参的光谱特征和其主要活性成分人参总皂甙的空间分布。
成像系统 光谱成像 光栅光谱仪 特征光谱曲线 中药检测 激光与光电子学进展
2013, 50(4): 041101
1 广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室, 广州 广东510630
2 暨南大学理工学院物理学系, 广州 广东510630
3 华南农业大学理学院, 广州 广东510640
4 南方医科大学中医药学院, 广州 广东510515
煎煮中药的目的在于使药材中的活性成分充分析出, 从而最大发挥中药治疗疾病的功效。 为了检测药材在煎煮过程中活性成分的溶出度变化情况, 运用光谱成像技术, 以中药材黄柏为例, 检测了其在煎煮过程中不同时刻的荧光强度, 分析结果从侧面反映了黄柏活性成分的溶出度规律。
中药煎煮 黄柏 光谱成像技术 Decoction of traditional Chinese medicine Cortex phellodendri Spectral imaging technology 光谱学与光谱分析
2012, 32(5): 1359
1 华南农业大学理学院, 广东 广州 510640
2 暨南大学广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室, 广东 广州 510630
3 南方医科大学中医药学院, 广东 广州 510515
为了实现中药饮片的活性成分空间分布检测, 有效地对药用部位进行质量评价, 以中药黄连饮片为研究对象, 运用光谱成像分析技术进行检测。 首先获取检品的荧光光谱立方体, 根据中药鉴定学知识, 人工提取3个不同组织结构处的光谱曲线; 进而运用主成分分析法重构光谱图像, 将3个不同组织结构的特征差异集中于前几个主成分图中; 最后采用阈值法对第一主成分图像进行分割, 获得了不同组织结构的空间分布情况及各组织结构有效成分的相对含量。 实验结果显示光谱成像技术可以提供中药饮片有效成分的空间分布状态, 为入药部位的选择提供依据, 且检测过程无损、 快速。
生物光学 无损检测 光谱成像 黄连饮片 主成分分析 Bio-optics Nondestructive testing Spectral imaging analysis technology Rhizoma coptidis pieces Principal components analysis 光谱学与光谱分析
2011, 31(6): 1692
1 中国科学院研究生院, 北京 100049
2 中国科学院南京天文仪器研制中心, 江苏 南京 210042
3 南京中科天文仪器有限公司, 江苏 南京 210042
现阶段科研检测仪器对光学镜面的面形精度要求越来越高。光学镜面的口径越大, 自重导致的变形问题越严重。为了保证大口径标准镜在法线水平状态下的面形精度, 提出了侧面钢带支撑和杠杆平衡重锤卸荷的组合支撑结构, 与传统使用的钢带支撑、水银带支撑方式作了比较, 并通过ansys有限元分析软件建立的模型对几种不同侧支撑方法进行了分析比较, 采用拟合方法计算了镜面在受力变形条件下的PV值和RMS值。结果表明, PV≤λ/38, RMS≤λ/164,比其他两种侧支撑更能保证镜面的面形精度, 解决了在法线水平放置情况下大口径标准镜面支撑中面形变化较大的问题。
大口径 有限元分析 支撑结构 面形精度 large-aperture mirror finite element analysis (FEA) support structure surface accuracy
1 暨南大学广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室， 广东 广州 510630
2 南方医科大学中医药学院， 广东 广州 510515
3 华南农业大学应用物理系， 广东 广州 510640
4 暨南大学物理系， 广东 广州 510640
为了检测在不同湿度条件下西洋参品质的变化，根据分子结构改变引起荧光光谱变化的原理，对西洋参的活性成分进行在体检测。选用中心波长为254 nm的紫外光源激发西洋参检品发射荧光，利用基于可调液晶滤光器的光谱成像装置获取检品420～680 nm之间的连续荧光光谱图像。采用帧差法提取光谱立方体的有效区域并绘制特征光谱图。对存放于不同湿度条件下的三份西洋参检品连续检测，并绘制归一化特征光谱图。特征光谱图显示不同湿度对西洋参的影响趋势一样。利用饮片与对照品的加权欧氏距离反映西洋参的变化规律，湿度越大距离变化越快。检测结果反映出在不同湿度条件下西洋参活性成分随存放时间的变化，而且这种变化是不可逆的。
生物技术 西洋参特征光谱 光谱成像 相对湿度 激光与光电子学进展
2011, 48(9): 093001
1 暨南大学 广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室，广州 510630
2 南方医科大学 中医药学院，广州 510515
3 华南农业大学 应用物理系，广州 510640
4 暨南大学 物理系，广州 510630
利用液晶光谱仪通过光谱成像法对黄柏和人参总皂甙进行了荧光光谱图像检测，采用滤波器与像素点定位联用的方法提取有效像素点，获取它们的荧光光谱图像，绘制了相应的中药荧光指纹图谱.结合欧氏距离的判定方法，将滤波器与像素点定位联用法、像素点优选法和背景差分算法所得的荧光指纹图谱进行比较，三种方法的差异由小到大的排序为滤波器与像素点定位联用法，背景差分算法，像素点优选法.说明滤波器与像素点定位联用法所得荧光指纹图谱稳定性最好，谱线最优.实验结果表明该方法可以用于构建中药荧光指纹图谱，从而提出了一种新的用于中药指纹图谱构建中提取有效像素点的可行方法.
光谱成像 荧光光谱 中药指纹图谱 数据处理 Spectral image Fluorescent Traditional Chinese Medicine′s fingerprints Spectral stability
