金银花是中国传统药食同源中药材和食材，有抗菌抗炎、清热解毒等功效， 具有极高的营养价值。近年来，随着人们对金银花营养功效的深入了解，金银花不但在中药领域的需求越来越大，在食品行业（如凉茶、饮料、冲剂等）中的应用也日趋广泛，导致金银花市场供不应求，其价格持续飙升。由于山银花与金银花的形状以及特征等方面极其相似，且产量大、价格便宜，部分不法商贩为谋取个人利益，将山银花掺杂甚至冒充金银花出售。上述掺假行为不但扰乱了正常的金银花市场，对金银花为原料的食品和药品消费市场也造成巨大危害。因此，如何建立快速、有效、实用的金银花与山银花识别方法，是保证金银花及其产品品质、健康发展金银花产业亟待解决的问题。       而目前，市场上对于金银花的鉴别主要根据外观形状或利用化学方法。但是，外观性状鉴别方法具较强的主观性，鉴别误差较大；而化学鉴别方法具有破坏性，且耗时费力、成本较高，均无法做到对金银花快速、无损、准确的检测，难以满足实际鉴别工作的需要，但是，利用高光谱技术完全可以有效规避这些问题。          高光谱成像技术是融合了传统“成像技术”和“光谱技术”的一种“图谱合一”的新兴检测技术，可以同时获得研究对象内、外部品质特征的光谱信息与空间信息，在农作物的鉴别 及品质检测方面已广泛应用。高光谱成像技术具有无损、快速、绿色的优势,本 研究借鉴其在定量检测方面的应用,力图实现金银花和山银花药材质量快速检测的目的。我司研发的实验室高光谱成像系统由高光谱相机、高精度扫描位移台、高清相机、高稳定性线型光源、精密暗箱等部分组成。核心部件高光谱相机完全自主研发，采用 1 英寸大靶面 CCD 图像传感器，具备高光谱分辨率、高灵敏度、大视场及优异的成像性能；系统通过高精度扫描工作台实现高光谱数据采集，配合自研线型光源和暗室环境能够获得稳定的标准化高光谱数据；采用 2400 万像素级高清相机，将高光谱成像技术与高清拍照技术相结合， 实现高空间分辨率与高光谱分辨率的完美融合。数据处理方法按照常规处理方法，以参考板为基准，对被测物进行时、空反射率校准，并进行光谱平滑，去除光谱维噪声。 从真彩色图像和假彩色图像对比可以看出，假彩色图像中金银花部分花瓣色调偏白（红色方框），与其他花瓣不一致。样本光谱曲线图中黑色曲线为假彩色图像中白色花瓣的光谱曲线，可以看出除了白色的金银花瓣光谱区别较明显之外，也存在一些金银花和山银花的花瓣光谱区别较小，形态相似度较大的情况。对比山银花和金银花的光谱特征可以看出，在119 波段（611 nm）处山银花的光谱与金银花所区别，山银花有一个较明显的吸收，金银花在该位置的吸收特征不明显。吸收强度图中以看出，山银花的吸收强度明显。根据上述特征分析，高光谱成像技术可应用于金银花及山银花的工业级分拣及鉴定识别。 成像技术的应用领域十分广泛，不止可以鉴别真假金银花，还可以应用在农业、水文、环保、林业、矿业国防公安、艺术考古、食品安全等众多领域，关注我们，后续会发布更多关于高光谱技术的应用案例。 

一、水质监测需求   “地表水水质监测现状的分析与对策， 绿色科技，2019(10)”中提出我国拥有28124亿m3水资源，其中地表水占96.4%，另“中国生态环境状况公报2019”中指出1931个地表水水质断面中，劣V类水质比例为3.4%。对于中国水污染的困境，国家先后制定了《水十条》、《重点流域 水污染防治规划（2016-2020年）》。    以上表明，我国河流、湖泊众多，然而伴随经济的高速发展，人类活动的增强，河流、湖泊水质污染问题日益严重，已经成为制约城市可持续发展的关键因素，因此有必要利用高新技术手段展开河流、湖泊水质污染问题研究，及时、快速的提供河流、湖泊的水质状况，保障人们正常的生产生活。    常规水质监测的痛点问题： 非原位监测，需要进行取样； 实时性差，自动监测站约4小时一次数据，人工分析时间更长 ；监测区域有限， 无法实现大范围区域性监测。    高光谱遥感由于其高精度、全谱段、信息量大等特点被广泛应用于遥感水质监测，大大提高了水质参数的估测精度。同时，该技术具备非接触式原位监测，无需取样；准实时测量，数据更新快；实现大范围区域性监测等优势。伴随着遥感技术的不断进步，水质监测已由定性描述转向定量分析，可监测的水质参数逐渐增加，反演精度也不断提高，在水资源的保护、规划和可持续发展方面发挥了重大作用。      二、数据采集设备   数据采集的设备为杭州高谱成像技术有限公司自主研发的无人机载高光谱成像系统（HY-9010），设备实景图，如下图。系统参数，见下表。系统核心部件采用自研大靶面高光谱相机及高稳云台，集成高清相机、高精度POS模块、地面站模块及数据采集与控制系统，实现高光谱数据、高清可见光数据及GPS数据同步采集，小型地面站模块搭配远程智控系统，实现系统状态监测及远程控制，极大程度上提高作业效率和使用便利性。  系统主要指标序号指标参数1光谱相机光谱范围400-1000nm2光谱相机光谱分辨率优于2.8nm3光谱相机IFOV0.71mrad@f=35mm 4光谱相机空间通道数4805光谱相机光谱通道数3006光谱相机视场宽度15.6°@f=35mm7光谱相机镜头焦距35mm8可见光相机分辨率1500万像素9RTK定位精度10cm10POS采集模式硬件同步触发11地面站控制模式远程智控 三、飞行概况 四、数据分析未经处理的原始高光谱数据如下图所示，可以看出图像清晰，光谱信噪比符合数据处理要求。 根据水质参数模型反演得到的水质分布结果，下图截取部分河道反演快示 五、数据对比  现场组织专业水质取样检测公司对监测河道进行选点取样，经过一周的数据处理，得出“表一”所列数据；  通过对单点检测数据的分析，对监测河道进行建模反演得出“表二”所列数据，可以看出，数据反演与实测数据匹配精度多达80%，精度较高，能够满足检测需求。  测试利用无人机高光谱技术，根据采样点测定值，建立指数模型，在水面上空获取水体的高光谱影像，通过在线反演可实时观察水环境的水质参数总氮、总磷、叶绿素a、悬浮物、浊度的变化，为城市河流的水质监测提供了全新的数据来源和技术手段，同时也为湖泊、河流的水环境保护及治理提供了依据。表一、现场水样单点检测数据采样日期2021/6/5采样位置叶绿素a悬浮物总磷（以P计）总氮（N计）氨氮高锰酸盐指数点位155200.663.671.456点位231140.483.872.423.9点位326120.483.882.453.9 表二、无人机载高光谱建模反演数据点位编号叶绿素aChla（ug/L）总悬浮物Tss（mg/L）总磷TP(mg/L)总氮TN（mg/L）氨氮NH3-N(mg/L)高锰酸盐指数CODmn(mg/L) 1架次1100%99.75%100.00%100.00%100.00%98.33% 架次297.48%62.95%96.97%98.37%92.41%90.00%2架次1100%94.43%97.92%100.00%99.17%96.92% 架次257.58%98%87.50%89.41%90.91%95.90%3架次1100%60.8%97.92%99.74%99.18%98.72% 架次291.38%93.33%79.17%93.81%86.12%98.97%

一、背景‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍       纺织品作为颜色传播的重要载体，对织物颜色的准确度和均匀度具有较高要求。在纺织工业生产中，加工出符合要求的布料和成衣的两个前提条件是准确测量样品布匹颜色和严格控制印染颜色。       工业上测量织物颜色最常用的分光光度法只能测量单色织物,对织物尺寸大小要求较高且操作繁琐,使得其并不适应于多色织物或单根纱线颜色测量。       为了满足企业生产和发展的需求,本公司对织物颜色的精确测量方法进行了深入研究,针对当前技术的不足,在分析光谱成像技术的基础上建立高光谱成像系统,提出基于高光谱成像技术的织物颜色测量方法,实现了具有较高精度的颜色测量。光谱成像技术是将光谱技术和成像技术结合在一起,可以测量织物感兴趣区域(ROI)中光谱波段的反射率。从而获得更多的纺织品颜色信息,达到较高的颜色测量精度。二、可行性分析作为一种集光谱学、微弱信号检测、信息处理等于一体的综合性技术，光谱成像技术克服了分光光度法测量纺织品颜色的缺点。光谱成像技术能测量单色、多色和各种形状的织物，从采集的光谱图像中获取每个像素的颜色信息，从而实现光谱成像技术在纺织品颜色测量中的应用。光谱成像技术在对目标的空间信息成像的同时，也对每一个空间像元在波段内进行光谱信息覆盖，从而形成“光谱图像立方体”。浙江理工大学的张盼曾利用高光谱成像仪进行 15 个标准样品与15 个次品颜色测量并计算明度差、色度差和色差，其反射率图片如图 1 所示： 图 1  标准样品与次品反射率对比图 图一（a）为标准样品的反射率曲线，（b）为次品的反射率曲线，从光谱反射率曲线可以直观的看出，单色色织布标准样与批次样间的光谱反射率曲线的走向是一样的，但是在数值上还是有差异的。高光谱成像仪测量织物间颜色可以获得它们的色差值，这反映了高光谱成像仪的测色能力。  三、数据采集设备         数据采集的设备为杭州高谱自主研发的实验室高光谱成像仪（HY-8010-U），设备实景图，如下图。系统参数，见下表。系统核心分光模组完全由高谱公司自主研发，支持选配多种型号图像传感器，并搭配超高像素高清相机实现高空间分辨率与高光谱分辨率的完美融合。同时，HY-80系列可选配自研线性光源和定制暗箱，最大程度减少外部环境对样品检测带来的影响，结合独有的时空辐射校正功能，确保获得稳定的标准化高光谱数据。         HY-80系列实验室高光谱成像仪是一款专门为实验室环境定制的专用设备，能够实现对物质定性、定量、定时、定位信息的精准检测，是一台“图谱合一”的专业化科研设备，为物质分选、刑侦文检、食品监测、真伪鉴定等行业高端应用领域提供高精度的光谱建模与分析解决方案。四、测量结果及结论     通过对标准色卡和花布进行测量，并对测量结果进行反射率校正与值转换。本次选取 RAL 1000-RAL1004 共 5 种颜色样本进行分析，并分为两组进行对比,如图 2 所示，反射率处理结果如图 3 所示。将其转换为 L、A、B 值并对其进行相关处理后结果如图 4 所示:如上图 4 所示，图 4（a）为 RAL1000-RAL1004 五种样品的 L 值对比图、图 4（b）为 a 值对比图、图 4（c）为 b 值对比图、图 4（d）为以 RAL1000 为基准 RAL1001、RAL1002、RAL1003、 RAL1004 四种颜色的色彩度差值。对四块样品布进行想同处理后得到如下结果： 如上图 6 所示，图 6（a）为 1、2、3、4 四种样品的 L 值对比图、图 6（b）为 a 值对比图、图 6（c）为 b 值对比图、图 6（d）为以 1 为基准 2、3、4 四种颜色的色彩度差值。综上所述，可看出高光谱成像仪检测的 Lab 值具有明显差异。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

2023年9月6日，第24届中国国际光电博览会正式与深圳国际会展中心召开。杭州高谱在6号光电应用馆正式参展，当日观众如织，展会非常火爆。参与展会的四名高谱小伙伴不停歇的接待了来自五湖四海，国内外的各路宾客。 其中杭州高谱 高光谱成像仪、高光谱相机获得了用户多次询问和关注！展会如火如荼的进行，深圳淅淅沥沥的雨声无法阻挡展商和观众彼此交流的热情和愿望。 ‍‍‍‍‍‍杭州高谱实验室高光谱成像仪‍‍‍‍‍‍‍‍HY-80系列实验室高光谱成像仪是一款专门为实验室环境定制的专用设备，能够实现对物质定性、定量、定时、定位信息的精准 检测，是一台“图谱合一”的专业化科研设备。        HY-80系列实验室高光谱成像仪，核心分光模组完全由高谱公司自主研发，支持选配多种型号图像传感器，并搭配超高像素高清相机实现高空间分辨率与高光谱分辨率的完美融合。同时，HY-80系列可选配自研线性光源和定制暗箱，最大程度减少外部环境对样品检测带来的影响，结合独有的时空辐射校正功能，确保获得稳定的标准化高光谱数据。        HY-80系列实验室高光谱成像仪，为物质分选、刑侦文检、食品监测、真伪鉴定等行业高端应用领域提供高精度的光谱建模与分析解决方案。仪器特性◆大靶面高光谱相机；◆高性价比COMS图像传感器；◆支持选配高性能CCD图像传感器；◆时空辐射强度校正，显著提高辐射标定精度(时间校正＋空间校正)；◆集成高清相机，提高空间分辨率，海量数据下便于按图索骥；◆自动扫描，完成数据采集与存储；◆ 辅助对焦，根据样品厚度自动调节高光谱相机升降对焦，确保成像清晰；◆ 自动积分时间推荐，根据样品反射率推荐曝光时间；◆ 高光谱数据支持Envi等第三方软件；◆均匀光源/线型光源，匹配高光谱相机视场角，为数据采集提供全谱段照明；◆可选专用暗箱，确保获得稳定的标准化高光谱数据；◆辅助对焦，根据样品厚度自动调节高光谱相机升降对焦，确保成像清晰；◆自动积分时间推荐，根据样品反射率推荐曝光时间；◆高光谱数据支持Envi等第三方软件；杭州高谱与五湖四海的潜在合作伙伴进行了有效积极的沟通。对2024年海外推广充满期望‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

据相关研究机构的数据显示，2021年全球高光谱成像系统市场154亿美元，预计到2026年该市场将增至358亿美元，复合年增长率为18.4%。随着技术的进步，当前，高光谱成像系统的应用领域也从最初的地球卫星成像，覆盖到农业、环境、制药、食品测试、医疗诊断、艺术研究、环境等更多领域，为各学科、各领域带来了新的机遇，成为科学研究中必不可少的工具和手段。为了展现高光谱仪器和应用的最新发展态势，仪器信息网邀请杭州高谱成像技术有限公司市场营销部主管 吴水龙就“异军突起的高光谱技术”主题活动参与投稿分享，了解高光谱的最新进展情况。以下为杭州高谱成像技术有限公司投稿内容：仪器信息网：如何评价目前全球及我国高光谱技术和应用的发展现状？相较国外，我国高光谱发展历程有什么不同？吴水龙：总的来说处于求同存异，目前正处于中外合作共同扩大高光谱市场的规模和增加各类行业应用数量阶段，技术已经成熟，产品尚未成熟，技术规范和行业标准尚未建立起来。我国高光谱发展核心配件受禁售中国限制，导致需要自建全套高光谱所需核心配件，而国外在高光谱谱段范围上不受任何限制，相比之下国产高光谱的可选择性不多，成熟化推广因此受限。目前国内只有250-1700nm已经成熟，900nm-2500nm开始的短波红外高光谱受相机类配件供应限售原因无法有效展开，急需国产化供应能提供此类或更高谱段的红外相机。仪器信息网：从技术的角度而言，当前高光谱技术发展是否成熟？还有哪些新的技术亟待发展？吴水龙：光学类技术发展缓慢，单纯的高光谱技术原理层面已经多年未有大的变化，或更好的理论提出。高光谱技术从原理到实现层面来看，已经非常成熟，而且已经被越来越多的科研和工业客户用实际的应用价值证明。但是高光谱技术要从科研走向商用尚有许多工作要做，比如小(微)型化，小(微)型化是C端客户重要门槛；比如轻量化，轻量化是无人机载模式高效率使用的一个考量，沉重的设备会影响滞空时间；比如数据呈现行业化，因高光谱技术出现晚和发展时间短，各行各业的应用尚处于探索阶段，很多客户拿到设备还需要自己有应用软件研发能力，这是一个很大的制约因素；再比如数据降维，高光谱数据信息量大，同一个数据可提供给不同行业的客户进行分析使用，但是单一客户不需要如此丰富的数据，仅需对他有用数据即可，在什么环节进行数据降维，如何根据行业需求进行降维也是未来高光谱设备配套的必须软件；再比如融合应用，高光谱数据与孔径雷达数据、激光点云数据、高清图像数据等多源数据精细化融合及利用彼此数据的优势形成高质量的结果分析等也是未来技术发展的趋势；再如谱系融合应用，高光谱不同谱段相机数据融合使用和分析。仪器信息网：从应用的角度而言，目前成熟的应用领域有哪些？最具前景的应用体现在哪些方面？ 吴水龙：杭州高谱成像技术有限公司目前在环保类的高光谱水质监测领域，农林类树种识别，枯死树、植被养分长势等监测，国防公安类的反伪装、罂粟识别等，工业分拣类的食品酸甜度无损监测，塑料分拣，食品包装完整性、漏液等检测，矿石分拣等应用很多。目前来看工业类最有前景。仪器信息网：贵公司什么时候进入高光谱领域？为什么会选择这一赛道？吴水龙：杭州高谱成像技术有限公司成立于2019年，立足于用光学类技术解决方案服务于各类客户。因公司创始人在高光谱相关领域已经有近20年的学习和从业经验，是国内为数不多的高光谱的软硬件综合解决能力拥有者，有着丰富的高光谱行业应用解决经验，因此选择此赛道进行创业。仪器信息网：当前，贵公司在高光谱仪器产品线方面是如何布局的？主推的产品有那几款？吴水龙：杭州高谱成像技术有限公司紧紧围绕自研的高光谱光机电研发技术，全力打造全谱系高光谱相机，积极研发基于应用场景的高光谱产品。目前高光谱相机谱段能做到国产自研的是250-2500nm，分紫外高光谱相机（250-490nm），可见近红外高光谱相机（400nm-1000nm），近红外高光谱相机（900-1700nm），短波红外高光谱相机（1000-2500nm），上述几款已经可以做到国产化生产。基于上述的高光谱相机品类结合国内外客户需求研发推出了以下品类市场化产品：• 高光谱相机。250-2500nm各谱段高光谱相机，提供给各类具备后续研发和集成能力的客户。•无人机载型高光谱成像系统。全国产化研发生产，因此能根据客户需求进行全新光路设计和产品形态设计，能适配各类客户要求机型。从多旋翼无人机到固定翼无人机再到有人机，只要负重够、空间足，我们能解决高光谱挂载全部问题。• 实验室高光谱成像系统。专为实验室研究人员设计，能有效降低环境光对实验数据的影响，具备高质量采集数据的能力。• 显微高光谱成像系统。为专门做微观研究的用户准备，特别是芯片研制，生物医药等领域，是今年爆款产品。•内窥镜高光谱成像系统。内部狭隘空间检测利器，传统检测设备无法满足的检测性能，内窥镜高光谱能做替代方案。•便携式高光谱成像系统。方便用户随时随地展开数据采集试验。具备自动对焦，独立电源，可长时间户外使用。仪器信息网：目前中国高光谱相关仪器品牌的竞争情况怎么样？贵单位的优势体现在哪些方面?有哪些成功案例？吴水龙：竞争情况可以说是群雄争霸，但良莠不齐，部分友商恶意报价。杭州高谱成像技术有限公司优势有：①全国产化。不怕卡脖子，交货底气足，交货可靠性和时间承诺有保障。售后维修等都非常简单。②具备定制能力。深厚的自研能力决定了能解决所有能用钱解决的问题。③性价比与同类国外品牌相比，高出一筹。④采集数据相比竞品略胜一筹。目前合作的客户有：北京核工业研究所，浙江大学，北京理工大学，浙江农林大学，浙江农科院，上海技物所太仓中心等。仪器信息网：对中国高光谱市场规模和增长有什么样的预期？理由是什么？吴水龙：未来已来，随着科研市场普及和工业市场兴起，高光谱成像仪市场会变得越来越大。因为市场反馈出现积极的信号，各类科研和行业客户的咨询量出现了明显增长。仪器信息网：基于此，贵公司未来高光谱方面的发展规划？吴水龙：本着成为全球光学应用和技术方案解决商的定位出发，做足做深高光谱相机技术，扩大应用领域范畴。目标是：①努力加强高光谱相机技术。②积极在工业、农业、环保等应用发展行业应用。