高光譜成像技術在動物生理生態學領域的應用

    高光譜成像系統將可見光近紅外（VNIR或NIR）光譜與高分辨率成像相結合，采用推掃式（pushbroom）成像技術對運動的樣品或在運動中對靜止的樣品進行逐線全波段光譜采集并同步生成圖像，獲取樣品化學成分的量化數據以及空間分布等詳細信息，圖像中每一象素都記錄了其對應樣品點的化學組成、質量、顏色等信息的光譜特征，用于對樣品進行定性、定量分析。

• 常用儀器

1.Specim IQ 手持式VNIR高光譜成像儀

    IQ手持式高光譜成像儀是一款極輕便型高光譜成像儀，產自于芬蘭SPECIM，曾獲得“紅點設計獎”、“inVISION創意獎”。他將高光譜數據采集、數據處理和處理結果可視化集于一身，通過相機自帶的觸摸屏就可實時實現基本數據的采集和分析過程，實現智能化操作，克服了市場上高光譜相機操作復雜、使用不便等缺點。

2、 Specim FX10/FX17輕便型高光譜成像儀

    FX10/FX17高光譜成像儀為Specim 2016年研制生產，是世界上成像速度快的輕便型高光譜成像儀，涵蓋400-1000nm（FX10）和900-1700nm（FX17）兩個波段，2017年被inVISION雜志評為“機器視覺創新獎”

3、 sisuCHEMA高光譜成像分析系統

    sisuCHEMA高光譜成像分析系統是一套完整的高光譜成像分析工作站，整合了VNIR至SWIR高光譜成像技術、自動掃描技術及高光譜物質分析技術（軟件），使用者只需要將放置在樣品盤中的待檢樣品置于推掃臺上，即可通過軟件進行掃描控制，實時進行光譜二維影像信息的獲取和保存，可同時對大量的樣品或不同形狀的樣品進行光譜成像測量分析，包括組成成分/化學組成量化數據及其分布信息等，樣品大為200x300x45mm，對10mm以下樣品其分辨率可達30μm。

• 應用案例

案例一、高光譜成像技術研究了蛋的顏色和蛋殼強度值的測定以及裂紋蛋的識別，降低蛋類產品生產成本，提高質量，并禽類飼料配比提供參考。

參考文獻：《External characteristic determination of eggs and cracked eggs identification using spectral signature》

案例二、當患者的靜脈由于任何原因（例如深色膚色，頭發存在，高體脂或脫水狀況等）而不可見時，利用高光譜成像技術協助醫務人員進行靜脈定位過程。

參考文獻：《Hyperspectral venous image quality assessment for optimum illumination range selection based on skin tone characteristics》

案例三、利用高光譜技術篩選特異性結合蛋白，無損檢測活體斑馬魚幼體的Ca²⁺活性。

參考文獻：《Imaging Ca2+ activity in mammalian cells and zebrafish with a novel red-emitting aequorin variant, Emitted photons were collected by an optic fiber》

案例四、利用高光譜成像技術分析不同種類兩棲動物的體色反射率，分析其適應環境和躲避天敵的機制。

參考文獻：《Non-Invasive Measurement of Frog Skin Reflectivity in High Spatial Resolution Using a Dual Hyperspectral Approach》