友思特“未来视界”趣味实验室第2讲：中草药的高光谱成像-德赢Vwin官网网

第2讲 ——当中药遇上高光谱系统

友思特“未来视界”实验室第二讲开课了！本期主角是凝结了中国古老智慧的特色——中药。

从神农尝百草到《本草纲目》典籍问世，中药材发展至今，品类已高达上万种。在这其中，难免会存在形态相似而功效大不相同的药材，价值自然也千差万别。如此珍贵的（需要你捏着鼻子饮用的）良方，如果掺杂了劣质或者冒牌的假货，不仅是破财不免灾，更重要的没有实现对症下药，导致病情无法在疗程内得到缓解，甚至造成走上错误的调理和治疗方向。

那么，有什么方法能快速区分中药材的真伪呢？欢迎您与我们共同走进全新的高光谱成像技术，看看友思特高光谱成像系统装置下映照出的那些看似“双胞”实则“两家人”的中药材的真实形态吧！

实验背景：鱼目混珠的中草药怎么鉴别？

中药材是中华民族医学智慧的结晶，是原植物、动物、矿物除去非药用部位的物质，具有预防和治疗多种疾病、调养身心、康复保健等医学疗效。随着市场需求的增加和商业化进程的推进，中药材面临着品质参差不齐、真伪不明、掺假掺杂等问题。有些商家为了追求利润，可能会使用次品或掺假伪劣品牌售中药材，这不仅影响疗效，还可能对消费者健康造成危害，因此保障中药材质量安全显得尤为重要。

常见的中药材真伪鉴别方法有外观鉴别和理化鉴别。外观鉴别即通过肉眼观察外观特征，如形状、颜色、气味等，初步判断中药材的真伪。这种方法简单直观，但易受人为主观因素影响，准确性有限。理化鉴别包括显微镜观察、色谱分析、矿物质分析等，通过检测中药材的理化性质和成分组成，确定其真伪。这些方法对掺假较为敏感，能够提供较为客观的评估结果。然而这种方法通常需要复杂的样品制备及预处理，需要更多的时间成本，分析效率下降；此外，一些分析技术在检测过程中需要有毒及致癌的有机溶剂，而对操作人员的身心健康产生一定的影响。

中药材真伪鉴别不仅是保障民众健康和维护中药市场秩序的必要手段，也是促进中药产业发展和传承中华传统文化的重要保障措施。随着科技的进步，鉴别方法不断创新，将为中药材的质量和安全提供更加可靠的保障。

技术方案：高光谱成像技术&友思特方案

高光谱成像技术是一种捕获和分析宽波长信息的技术，能够对材料和特征进行详细的光谱分析和识别。高光谱成像技术的实现要通过高光谱相机，其工作原理是使用多个光学传感器或光学滤波器分离不同波长的光，并捕获每个波段的图像，能够在一时间获得目标在不同谱段处的空间图像信息，即空间光谱分布，具有快速、实时、无损检测等优点，可用于地质勘查、工业过程分析、科学考古、医学诊断、环境监测等领域。高光谱技术已被成功应用于栀子、红参、甘草等多种中药材的分析鉴别。

友思特高光谱系统由高功率红外光源、可调谐波长选择器、镜头和短波红外相机组成（如下表）。红外光源提供 900-1700nm 范围内的高功率光源输出，波长选择器提供快速、精确和高分辨率的波长调谐功能，红外相机捕捉像素信号并生成图片。

如果您想要实现高光谱成像的应用，我们将根据实际的应用场景，以友思特全自动调谐波长选择器FWS-Poly为核心设备，定制一个具有更精准和更高分辨率全新的高光谱成像系统。

友思特高光谱成像系统组成

多种中药材的高光谱对照实验

本次实验中，友思特高光谱成像系统将对一批当归、酸枣仁和西洋参的真伪进行鉴别，对照组分别为独活、臭豆和桔梗。实验组与对照组都具有非常相似的外貌，但物理性质和药用功效完全不同。

测试系统如下图所示，由友思特 TLS 激光光源、Poly-RED波长选择器（1000-1600nm）和 InGaAs 红外相机组成，测试过程为使用 TLS 为激发光，设置 FWS-Poly 从 1000-1600nm 进行扫描，以 50nm 为步长，FWHM 为 13nm，拍摄每个波长下的照片。

友思特高光谱解决方案装置图友思特高光谱解决方案示意图

1. 当归 vs 独活

当归和独活是常用的中草药，它们在植物学特征、生长环境和药用功效上有显著的差异，因此在临床应用和药材采集上也会有所区分。

测试结果：以 1250nm 图像为代表（由于篇幅原因，我们只在这里展示了最具有差异化的图像所在波段并进行对比，下同）。当归的图像有黑环和不规则、小型黑晕分布，而独活的图像有较多的黑点，无明显黑环和黑晕分布，证明二者的成分不同。

2.酸枣仁 vs 臭豆

酸枣仁和臭豆都是中药材中的种子类药物，酸枣仁为枣科植物枣树的种子，臭豆为豆科植物风车子的种子。二者外貌较为相似，都有一定的药用价值，但功效和应用范围截然不同。

测试结果：以 1100nm 图像为代表。酸枣仁为杏仁状，中心白点分布均匀；臭豆为原片状，中心白点分布非常不均匀，时有时无，证明二者的成分、形状不同。

3. 西洋参 vs 桔梗

西洋参和桔梗是两种不同的根茎类中药材，但价格差异悬殊。由于外貌十分相似，经常有以次充好的商家将桔梗作为西洋参售卖，或在西洋参中掺杂一部分桔梗混淆消费者。

测试结果：以 1200nm 图像为代表。西洋参的图像中具有每片样本都具有宽度均匀的黑色晕环，而桔梗的黑色晕环的分布非常不均匀、厚度和深浅在个体上差异较大，可证明二者的成分不同。

实验小结

高光谱成像技术为中药材的质量控制和安全保障提供了可靠的技术支持，在实际生产与检测工作中，也可以结合可见光成像检测、图像分析技术、光谱分析技术等其它鉴别手段，对中药材进行更为全面和系统的真伪鉴别。

随着技术的不断进步和应用范围的扩展，我们相信高光谱技术在中药材真伪鉴定领域的作用必将更加深远，为中药产业的发展和消费者的用药安全提供重要保障。

参考文献：

[1] 黄泽豪，沈贤娟. 闽南民间药公石松的生药鉴定[J]. 亚热带植物科学，2013，42（04）：288-292.

[2]张泽宏，洪丽纯，孙连青. 药用经济植物公石松的资源调查及开发利用[J]. 宜宾学院学报，2014，14（6）：46-48.

[3]石鹤坤，陈开杰，林小凤，等. 公石松水提液对小鼠运动能力与血清乳酸，尿素氮及肝糖原的影响[J]. 药学实践杂志，2016，34（5）：399-402.

[4]孙成玉,焦龙.高光谱结合支持向量机鉴别不同产地丹参药材[J].福建分析测试, 2023, 32(2):11-15.

审核编辑黄宇

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

成像

成像

+关注

关注
2

文章
232

浏览量
30475
高光谱

高光谱

+关注

关注
0

文章
330

浏览量
9934

高光谱成像仪在农业上的应用

随着科技的不断进步，高光谱成像仪在农业领域的应用越来越广泛。高光谱成像技术结合了成像和光谱技术，

发表于 10-17 15:16 •246次阅读

<b class='flag-5'>高</b><b class='flag-5'>光谱成像</b>仪在农业上的应用

无人机机载高光谱成像系统的应用及优势

　　随着无人机技术的快速发展，基于无人机平台的高光谱成像系统在多个领域中得到了广泛应用。本文将介绍一款小型多旋翼无人机机载高光谱成像系统，该系统由高

发表于 08-15 15:03 •673次阅读

友思特新品多光谱与高光谱相机：基于随心而定的可调谐滤光片技术

高光谱成像拓展了人类的视野，让我们能看到可见光之外的东西。友思特高

发表于 08-09 17:36 •396次阅读

友思特新品多光谱与高光谱相机：基于随心而定的可调谐滤光片技术

高光谱成像拓展了人类的视野，让我们能看到可见之外的东西。友思特多光谱相机基于可调谐滤光片技术，具备紧凑、高分辨率、低成本的优势，将其应用从拓

发表于 08-07 14:06 •489次阅读

友思特“未来视界”趣味实验室 | 第一讲：鸡蛋的OCT无损检测与成像

【全新栏目】友思特实验室专栏正式成立：欢迎踏入“未来视界趣味

发表于 06-13 14:01 •431次阅读

友思特应用 | 慧眼识珠：如何实现无障碍高光谱成像？

近红外相机可帮助人眼捕捉不同材料之间光谱特征的微小差异。友思特 Monarch 微型可调近红外相机以其小体积、低成本、高性能，3步即可快速实现各种材料的分类应用。

发表于 06-05 17:12 •332次阅读

实验室高光谱成像仪的应用与优势

无处不在。实验室高光谱成像仪作为这一技术的核心设备，正在推动科学研究和产业应用的不断创新和发展。本文将详细介绍实验室高

发表于 05-20 10:27 •651次阅读

高光谱成像仪的数据怎么看

高光谱成像(Hyperspectral Imaging, HSI)是一种先进的成像技术，它结合了成像技术和光谱技术，能够获取物体在不同波段下

发表于 05-17 10:02 •512次阅读

高光谱成像系统解析

高光谱成像技术，一种在多个行业中愈发重要的先进技术，提供了一种深入了解物体表面特性的全新方式。本文将详细探讨高光谱成像系统的工作原理、应用及其带来的革命性影响，揭示这一技术如何能够识别

发表于 04-16 14:59 •713次阅读

高光谱成像技术：从原理到应用的全面指南

高光谱成像技术是当今科学与工程领域中备受瞩目的一项创新。它不仅融合了光谱学和成像技术，而且在各个行业和研究领域都有着广泛的应用。本文将深入探讨高

发表于 04-15 17:36 •1971次阅读

高光谱成像技术原理及其优势

高光谱成像技术是一种将成像技术与光谱技术结合的影像数据技术。通过高光谱技术可以获取探测目标的光谱

发表于 03-27 06:34 •826次阅读

避免高光谱成像数据中的光谱混叠问题

高光谱成像技术在农业、环境监测、医学诊断等领域具有广泛的应用前景。然而，光谱混叠是高光谱成像数据分析中常见的问题之一，它会影响数据的解释和应

发表于 02-27 15:27 •852次阅读

多光谱成像仪原理多光谱成像仪能测什么

多光谱成像仪是一种可以同时获取多频段光谱信息的成像设备，它不同于普通的彩色相机或单光束传感器，能够提供更为丰富的光谱特征，广泛应用于农业、环境监测、遥感、生物医学等领域。本文将详细介绍

发表于 02-20 11:27 •2123次阅读

友思特分享 | 清晰光谱空间：全自动可调波长系统的高光谱成像优势

了解更多产品信息，欢迎访问友思特：全自动可调谐光源解决方案 | 友思特机器视觉光电检测

发表于 01-18 13:45 •484次阅读

光谱成像技术分类及应用

光谱成像技术起源于上世纪八十年代，其前身是多光谱遥感成像技术。由于光谱成像具有良好的信息获取能力，光谱成像技术得到了飞速的发展，已经发展出多

发表于 01-15 11:05 •519次阅读