[發明專利]一種重要生物資源的微區像譜分析方法

有效

• 申請號: 201910850301.6
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110672551B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 萬雄;王泓鵬;袁汝俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3563;G01N21/3577;G01N21/27
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種重要生物資源的微區像譜分析方法，該方法是在微區重要生物資源分析儀上實現的，該方法包括初始自聚焦及定標﹑微區重要生物資源像譜獲取﹑像譜數據后處理等三個步驟。本發明的有益效果是，有可見光段采用彩色面陣探測器，利用三原色得到三個波長的圖像，有效減少可見光段多光譜成像的成本；可見光段彩色面陣成像與LCTF近紅外多光譜成像采用共軛配置，可方便實現圖像配準與信息融合；在中紅外段僅采用光譜分析，可節約成本，提高效率；三種像譜手段采用同軸同物鏡同時采集，高效準確。

技術領域

本發明涉及一種微區超連續成像光譜檢測方法，尤其涉及一種基于超連續譜源、均光照明、可見彩色相機、近紅外多光譜成像、中紅外光譜分析的微區像譜檢測分析方法，適用于重要動植物資源樣品的顏色、紋理、結構成像,及有機質分析，屬于光電檢測領域。

背景技術

重要生物資源指的是本國珍稀的具有重要經濟、遺傳、藥用、科研、社會價值的動物、植物、微生物。對這些重要生物資源的出入境，各個國家大都制定法規加以嚴格的管控。例如美國農業部有相關的法規，徹底制止動物家畜類、動物的血液、胚胎、蛋以及排泄物等的出境和入境。我國近年來，隨著經濟的發展和進出口的急增，每年出口的動物植物及其制品逐年遞增，不可避免地導致重要生物資源流失的風險，對進出口檢測檢疫部門提出了迫切的要求和巨大的挑戰。

目前我國尚未建立重要生物資源較全面完備的包括原產地分布、生物特性、遺傳類信息及表征等數據庫。為了加強對重要生物資源的保護，以及對生物資源的鑒別、溯源，都使得開發各種生物資源樣品的檢測裝置及系統勢在必行。

為了實現重要生物資源出入境檢測、管控、溯源方面，其形貌紋理及有機質分布等外在內在信息的獲取是基礎。出于對海關出入境檢測的快速高效及便捷性的考慮，要求相關的檢測儀器結構簡單穩定及操作方便，并且盡可能節約成本及減少儀器的體積重量及功耗。

基于以上的需求，本發明提出一種基于超連續譜源、均光照明、可見彩色相機、近紅外多光譜成像、中紅外光譜分析相結合的像譜檢測系統，適用于重要動植物資源樣品的顏色、紋理、結構成像及有機質分析,可用于對重要動植物資源進行物性建庫及甄別，方便海關進出口檢測檢疫部門進行出境重要動植物資源的檢測、監管、鑒別與溯源。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微區重要生物資源像譜分析方法，它是在一種微區重要生物資源像譜分析儀上實現的，可獲取重要動植物資源樣品可見光段高分辨三原色及全色反射率圖像，反映出樣品顏色、紋理的信息，及近紅外高光譜反射率圖像，反映出樣品內部結構等信息，和中紅外反射光譜，反映出樣品主要有機質構成的信息，可用于海關進行出入境重要動植物資源的檢測、監管、鑒別與溯源。

本發明提出的微區重要生物資源像譜分析儀主要由三維電動平臺、寬譜物鏡、第一寬譜半反半透鏡、第二寬譜半反半透鏡、中紅外光纖耦合鏡、中紅外光纖、中紅外光纖光譜儀、出射圓孔、光纖接口、寬譜光纖、超連續譜激光器、積分球、可見光鏡頭、彩色可見光面陣傳感器、主分析控制器、近紅外LCTF、LCTF控制器、無線網絡收發器、近紅外鏡頭、近紅外面陣傳感器、雙色片組成。

其中，積分球內壁均勻涂覆白色漫反射涂層，用于將進入的光線進行勻光處理，積分球開小孔安裝光纖接口，開大孔安裝出射圓孔；超連續譜激光器通過寬譜光纖接至光纖接口；超連續譜激光器發出的可見至中紅外譜段的超連續譜激光，先進入寬譜光纖傳輸，然后通過光纖接口，進入積分球內部，經白色漫反射涂層多次反射后，形成勻光超連續譜激光照明源，通過出射圓孔沿照射光軸出射；

寬譜物鏡用于將勻光超連續譜激光束進行聚焦照明至樣品架上的重要動植物資源樣品上，并收集其后向寬譜反射光；

可見光鏡頭用于將重要動植物資源樣品的后向可見光部分的反射光成像至彩色可見光面陣傳感器；

近紅外LCTF在LCTF控制器的控制下可連續改變通過近紅外LCTF的光的波長，然后通過近紅外鏡頭成像至近紅外面陣傳感器上，從而獲取近紅外譜段的多光譜圖像；