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一、從"看形態(tài)"到"辨成分"：高光譜成像的技術(shù)突破傳統(tǒng)的RGB相機(jī)只能捕捉紅、綠、藍(lán)三個(gè)波段的光線，記錄的只是物體的顏色和形狀信息。多光譜相機(jī)雖然能夠捕捉十幾個(gè)波段，但光譜分辨率較低，難以區(qū)分物質(zhì)的細(xì)微差異。而高光譜成像技術(shù)則實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，它將成像技術(shù)與光譜技術(shù)融合，能夠同時(shí)獲取目標(biāo)的二維空間信息和一維光譜信息，形成一個(gè)包含數(shù)百甚至上千個(gè)連續(xù)窄波段的三維"數(shù)據(jù)立方體"。在這個(gè)數(shù)據(jù)立方體中，每一個(gè)像素點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著一條完整的光譜曲線。通過(guò)分析這些光譜曲線，我們不僅能夠知道"哪里有...

現(xiàn)代生物成像技術(shù)的迭代升級(jí)，讓微觀物質(zhì)的觀測(cè)從單純的形態(tài)觀察，逐步延伸至光譜信息與特征分析層面。傳統(tǒng)顯微成像設(shè)備僅能呈現(xiàn)樣本的外觀結(jié)構(gòu)，難以捕捉樣本內(nèi)部的光學(xué)特征與物質(zhì)組分差異。顯微熒光高光譜成像系統(tǒng)融合顯微觀測(cè)、熒光標(biāo)記與高光譜分析技術(shù)，可同步獲取微觀樣本的圖像信息與光譜數(shù)據(jù)，為生物樣本分析、材料微觀檢測(cè)提供新穎的技術(shù)方式，廣泛應(yīng)用于生物科研、醫(yī)學(xué)分析、材料檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。顯微熒光高光譜成像系統(tǒng)的核心特色，在于圖像與光譜的同步采集能力。常規(guī)熒光顯微設(shè)備僅能輸出單色或多色熒光...

【應(yīng)用方向】光合參數(shù)（Tr、Pn、Ci、Gs）是判斷作物健康狀況和環(huán)境脅迫程度的最直接指標(biāo)，傳統(tǒng)逐葉接觸式測(cè)量效率極低，無(wú)法支撐大田尺度的監(jiān)測(cè)需求。本研究利用高光譜成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)上述四種參數(shù)的單次掃描同步預(yù)測(cè)——無(wú)需接觸、無(wú)需破壞、單株測(cè)量?jī)H需數(shù)秒，驗(yàn)證精度R2達(dá)0.791~0.861，可廣泛應(yīng)用于大田作物脅迫（重金屬污染、干旱、鹽堿等）的快速篩查與早期預(yù)警、高通量抗逆品種的篩選與評(píng)價(jià)，以及智慧農(nóng)場(chǎng)光合生產(chǎn)力的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)管理。此外，SHAP可解釋性分析為模型提供了透明...

仝賡，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院微機(jī)電系統(tǒng)及納米技術(shù)專業(yè)博士研究生，導(dǎo)師虞益挺教授。主要從事光電成像領(lǐng)域，碩博期間發(fā)表SCI論文12篇，申請(qǐng)發(fā)明專*12項(xiàng)，獲西北工業(yè)大學(xué)一等學(xué)業(yè)獎(jiǎng)學(xué)金、西北工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀研究生，法士特齒輪獎(jiǎng)學(xué)金、互聯(lián)網(wǎng)+省金獎(jiǎng)等榮譽(yù)獎(jiǎng)勵(lì)。第37期高光譜課堂榮幸邀請(qǐng)到西北工業(yè)大學(xué)—仝賡做線上講座報(bào)告，以《看見(jiàn)不可見(jiàn)：高光譜成像的跨域應(yīng)用探索》為題，本報(bào)告聚焦光譜成像技術(shù)在多領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。針對(duì)水質(zhì)檢測(cè)，提出基于偏振多維特征的富營(yíng)養(yǎng)化參數(shù)反演模型，顯著提升復(fù)雜水體抗干擾...

傳統(tǒng)圖像采集設(shè)備僅能捕捉物體表層的色彩與形態(tài)信息，難以識(shí)別物質(zhì)內(nèi)部的光譜特征差異，在材質(zhì)分辨、成分篩查、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等工作中存在局限。高光譜成像技術(shù)依托精細(xì)的光譜波段劃分，可同步獲取目標(biāo)的圖像信息與光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的精細(xì)化識(shí)別。以往高光譜檢測(cè)設(shè)備多為固定式大型裝置，布設(shè)繁瑣、移動(dòng)不便，只適合實(shí)驗(yàn)室定點(diǎn)檢測(cè)。便攜式高光譜相機(jī)優(yōu)化了機(jī)身結(jié)構(gòu)與成像模塊，將精密光譜檢測(cè)功能輕量化，適配戶外移動(dòng)作業(yè)、現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)場(chǎng)景，拓展了高光譜技術(shù)的落地范圍。便攜式高光譜相機(jī)的核心優(yōu)勢(shì)在于成像與光譜采...

應(yīng)用方向快速、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)對(duì)于保障雄安新區(qū)這一“未來(lái)之城”的水環(huán)境安全與可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法依賴現(xiàn)場(chǎng)采樣與實(shí)驗(yàn)室分析，效率低、成本高、覆蓋面有限，難以滿足大面積、動(dòng)態(tài)化、業(yè)務(wù)化監(jiān)測(cè)需求。為提升冬季水質(zhì)監(jiān)測(cè)能力，本研究利用無(wú)人機(jī)搭載GaiaSky-mini2-VN高光譜成像系統(tǒng)，獲取了雄安新區(qū)白洋淀流域四個(gè)典型河段在冬季四個(gè)時(shí)期的高光譜影像，并同步采集了化學(xué)需氧量（COD）、高錳酸鹽指數(shù)（PI）、氨氮（AN）、總磷（TP）和總氮（TN）的地面水樣數(shù)據(jù)。研究通...

應(yīng)用方向：高光譜成像技術(shù)（HSI）通過(guò)在像素級(jí)同時(shí)獲取空間信息與連續(xù)光譜信息，能夠反映組織在細(xì)胞和分子層面的生物學(xué)差異，為復(fù)雜疾病的精準(zhǔn)識(shí)別提供了新的技術(shù)路徑?；谠撐墨I(xiàn)的研究結(jié)果，HSI在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其是在腫瘤診斷與分型方面展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)捕獲組織在光譜層面的差異特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)形態(tài)學(xué)上高度相似病變的有效區(qū)分，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)影像學(xué)和病理診斷在信息維度上的不足。此外，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)與集成學(xué)習(xí)方法，HSI能夠支持構(gòu)建高精度、低誤診率的智能診斷模型，提升復(fù)雜臨床場(chǎng)景下的診斷效率...

在微觀觀測(cè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)顯微設(shè)備大多只能呈現(xiàn)樣品的外觀形貌、微觀結(jié)構(gòu)等視覺(jué)信息，難以捕捉樣品內(nèi)部的成分特性與物質(zhì)差異，存在一定的觀測(cè)局限。顯微高光譜系統(tǒng)作為融合兩種光學(xué)技術(shù)的新型檢測(cè)設(shè)備，將顯微成像的空間觀測(cè)能力與高光譜的光譜分析能力相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了微觀樣本形貌、成分、特性的同步檢測(cè)，為多領(lǐng)域微觀樣本分析提供了全新的技術(shù)路徑。這套系統(tǒng)的核心優(yōu)勢(shì)在于獨(dú)特的“圖譜合一”檢測(cè)模式，打破了傳統(tǒng)單一觀測(cè)技術(shù)的壁壘。普通顯微鏡僅能完成微米級(jí)的形態(tài)成像，無(wú)法區(qū)分外觀相似但成分不同的物質(zhì)；常規(guī)光譜...