| 短波紅外顯微高光譜成像儀 | ATH5500-17 |
總體描述
ATH5500-17是奧譜天成推出的一款體積小、高清、高質(zhì)量的顯微高光譜成像儀，由高倍數(shù)顯微鏡、高光譜成像儀、數(shù)據(jù)處理工作站等組成。
ATH5500-17的高光譜采用1920X1080像素（2048×2048像素）的高性能CCD成像器件，成像清晰、噪點少；內(nèi)部集成了的高壓縮比圖像壓縮算法，使得存儲續(xù)航時間得到極大地提升，可以達(dá)到3小時以上，滿足無人機(jī)的需要；
ATH5500-17成像光譜技術(shù)對樣本進(jìn)行光譜成像，具有快速、準(zhǔn)確、光譜分辨率高、空間分辨率高及通用性強等特點，可進(jìn)行醫(yī)學(xué)、病理學(xué)、制藥以及生命科學(xué)等方面的研究，可作為醫(yī)療機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)、醫(yī)學(xué)院校、制藥企業(yè)的實驗研究設(shè)備。
| 型號 | 特征 |
| ATH5500-17 | 正置型 |
| ATH5500INV-17 | 倒置型 |
| ATH5500OPN-17 | 開放式 |
特征：
l 波段范圍：1000~1700nm
l 高光譜分辨率：＜35 nm
l 定制版紅外高透過率顯微系統(tǒng)；
l 物鏡倍數(shù)：
n 標(biāo)配：4X、10X、20X；
n 選配：40X、100X
l 500萬像素高清攝像頭
l 高穩(wěn)定高藍(lán)紅外光源燈；
l 高亮度LED照明
應(yīng)用領(lǐng)域：
l 醫(yī)療機(jī)構(gòu)：癌組織篩查、血細(xì)胞分類；
l 科研機(jī)構(gòu)、大專院校
l 制藥企業(yè)：中藥材的防偽
l 食品安全：肉源鑒定；
l 微塑料的鑒別
l 礦物質(zhì)的篩查
l 司法鑒定：文檢鑒定
l 生物學(xué)：細(xì)菌、細(xì)胞分析
l 半導(dǎo)體檢測
l 材料學(xué)：材料微觀檢測
ATH5500-17系列顯微高光譜成像儀；(a) ATH5500INV-17;（b）ATH5500INV-17；(c) ATH5500-17
圖1 ATH5500INV-17倒置型科研顯微成像光譜儀結(jié)構(gòu)圖及其光路示意圖
圖 1所示是科研顯微成像光譜儀的原理示意圖，上的待測目標(biāo)經(jīng)物鏡、顯微透鏡組后分為三路，一路供主刀醫(yī)生目視觀測，一路供助手輔助目視觀測，一路由成像光譜儀探測接收，成像光譜儀由電機(jī)帶動對待測目標(biāo)進(jìn)行空間維掃描，得到待測目標(biāo)的成像光譜信息，再經(jīng)數(shù)據(jù)分析圖像處理后，通過顯示器顯示給醫(yī)生。
2. 配件清單：
| 序號 | 物品 | 數(shù)量 | 選配 |
| 1 | 顯微高光譜成像儀（1000-1700 nm）主機(jī) | 1臺 | 標(biāo)配 |
| 2 | 物鏡3件 | 1 | 標(biāo)配 |
| 3 | 高藍(lán)穩(wěn)流鹵素?zé)?/p> | 4 個 | 標(biāo)配 |
| 4 | 標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)板 | 1 塊 | 標(biāo)配 |
3. 顯微高光譜的應(yīng)用案例
3.1. 顯微高光譜在腫瘤組織檢測的應(yīng)用
醫(yī)學(xué)高光譜圖像將二維空間圖片與一維光譜信號合并為一個三維數(shù)據(jù)立方體。結(jié)合光譜和成像技術(shù)，醫(yī)學(xué)高光譜圖像的本質(zhì)是反映材料以及在分子級別的電磁波下如何吸收和反射光線。它不僅包括豐富的空間信息，更包含許多稱之為光譜特征的連續(xù)窄波段，這樣能夠準(zhǔn)確地區(qū)分不同的血細(xì)胞。目前，醫(yī)學(xué)高光譜成像技術(shù)已應(yīng)用于舌腫瘤、腸道缺血及癌癥、出血性休克、醫(yī)療食品安全以及其它診斷學(xué)的檢測。
圖2 （a）100X宮頸癌非腫瘤切片 （b）100X宮頸癌腫瘤切片
圖3 左邊：40X膀胱癌非腫瘤切片；右邊：40X膀胱癌腫瘤切片
圖4 腫瘤組織和非腫瘤組織的光譜圖
圖5 科研顯微成像光譜儀數(shù)據(jù)
膽管癌是一類相對罕見但惡性程度的腫瘤。由于早期癥狀不明顯，患者發(fā)現(xiàn)時往往已錯過治療時機(jī)。病理診斷作為膽管癌確診的“金標(biāo)準(zhǔn)”，主要由具有經(jīng)驗的醫(yī)師對病理切片進(jìn)行繁瑣且費時的鏡檢，在此過程中，可能由于醫(yī)師閱片經(jīng)驗不足或評判標(biāo)準(zhǔn)不一產(chǎn)生誤診或漏診。高光譜成像技術(shù)作為一門新興技術(shù)，可以同時獲取待采集樣本的空間和光譜信息。華東師范大學(xué)段依潘等人做了比較深的研究。
圖6 華東師范大學(xué)段依潘等人用顯微高光譜對膽管癌組織的識別結(jié)果
(a)偽彩色合成圖 (b)對應(yīng)圖像的手工標(biāo)注圖 (c)對應(yīng)圖像的3D-Res-CNN 區(qū)域識別結(jié)果
3.2. 顯微高光譜在血細(xì)胞檢測的應(yīng)用
血細(xì)胞分類在診斷學(xué)中作用巨大。例如，細(xì)胞譜相的識別與某個特定的疾病相關(guān)聯(lián)，以及白細(xì)胞的計數(shù)已被證明與多種疾病相關(guān)聯(lián)，包括肥胖、吸煙、過敏性哮喘等。最初，血細(xì)胞分類與計數(shù)在顯微鏡下手工進(jìn)行，這樣不僅費時，而且錯誤率較高。自動血細(xì)胞分類能在數(shù)字顯微成像技術(shù)下實現(xiàn)。由于不同類型的血細(xì)胞形狀相似，細(xì)胞分類的準(zhǔn)確性和特異性仍然對傳統(tǒng)的顯微成像技術(shù)造成挑戰(zhàn)。醫(yī)學(xué)高光譜圖像將二維空間圖片與一維光譜信號合并為一個三維數(shù)據(jù)立方體。結(jié)合光譜和成像技術(shù)，醫(yī)學(xué)高光譜圖像的本質(zhì)是反映材料以及在分子級別的電磁波下如何吸收和反射光線。它不僅包括豐富的空間信息，更包含許多稱之為光譜特征的連續(xù)窄波段，這樣能夠準(zhǔn)確地區(qū)分不同的血細(xì)胞。目前，醫(yī)學(xué)高光譜成像技術(shù)已應(yīng)用于舌腫瘤、腸道缺血及癌癥、出血性休克、醫(yī)療食品安全以及其它診斷學(xué)的檢測。
圖7 醫(yī)學(xué)高光譜圖像數(shù)據(jù)庫的不同波長的波段
圖8 (a)背景、白細(xì)胞和紅細(xì)胞偽彩色圖像；(b)實際分布圖
3.3. 顯微高光譜在中藥材檢測的應(yīng)用
圖9 左邊：鮮當(dāng)歸冷凍切片（40X物鏡）；右邊：黃芪脫蠟切片（40X物鏡）
3.4. 顯微高光譜在木材樹種分類的應(yīng)用
在木材貿(mào)易活動中，對木材樹種的識別、樹種等級的判定等歷來是一項較為艱辛而又需要實際操作經(jīng)驗的工作，不同樹種的木材其木材材性、物理性能及價格差別很大。高光譜成像擁有波段多、分辨率高和圖譜合一的優(yōu)點，集光譜維信息和空間維信息于一體，已經(jīng)在遠(yuǎn)程遙感分類領(lǐng)域和樣本組織成分檢測領(lǐng)域得到應(yīng)用。東北林業(yè)大學(xué)趙鵬等人利用顯微高光譜，采用支持向量機(jī)復(fù)合核函數(shù)算法，分類準(zhǔn)確率達(dá)到95%左右。
圖10 木材體視顯微高光譜成像系統(tǒng)；
( a )：高光譜成像系統(tǒng)；( b )：采集的木材顯微高光譜圖像立方體（木材樹種是印尼菠蘿格）
圖11 20種木材樹種樣本的平均光譜曲線
3.5. 顯微高光譜在LED二維結(jié)溫檢測的應(yīng)用
隨著LED的迅速發(fā)展，其熱學(xué)管理問題一直是研宄的重點，LED器件工作時溫度的部分是Ｐ-Ｎ結(jié)，過高的結(jié)溫會嚴(yán)重影響LED的性能，甚至對LED造成毀壞。由于LED的表面通常被封裝覆蓋，因而測溫只能采用非接觸的手段實現(xiàn)。
廈門大學(xué)呂毅君課題組，創(chuàng)新性地采用顯微高光譜進(jìn)行LED二維結(jié)溫掃描檢測，顯微高光譜可以在不改變LED自身工作狀態(tài)的前提下實現(xiàn)非接觸式測量。通過入射光照射待測樣品，并對反射光進(jìn)行收集，無需直接接觸待測LED樣品即可完成測試，對于表面積小且芯片結(jié)構(gòu)較為脆弱的LED裸芯片來說，直接接觸易損壞芯片，本方法避免了這一危險，并且可以對具有透明封裝的芯片進(jìn)行結(jié)溫測試。
圖12 廈門大學(xué)呂毅君課題組測的LED二維結(jié)溫數(shù)據(jù)（500mA時的溫度分布情況）
2.5微米分辨率板（40X物鏡）
4. 奧譜天成其他高光譜產(chǎn)品
| ATH1500系列型號 | 特征 |
| ATH1500 | 400-1000nm可見近紅外高光譜成像儀 |
| ATH1500-17 | 1.0~1.7μm短波紅外高光譜成像儀 |
| ATH1500-25 | 1.2~2.5μm短波紅外高光譜成像儀 |
| ATH1500-50 | 2.5~5.0μm中波紅外高光譜成像儀 |
| ATH1500-12-50 | 1.2~5.0μm短波中波紅外高光譜成像儀 |
| ATH1500-04-17 | 0.4~1.7μm可見近紅外短波紅外高光譜成像儀 |
圖13 左邊：ATH1500型可見近紅外高光譜成像儀；右邊ATH1500-17短波紅外高光譜成像儀
圖14 ATH9010/11/12無人機(jī)載高光譜成像系統(tǒng)
圖15 地面飛航控制系統(tǒng)及無人機(jī)載系統(tǒng)
圖16 無人機(jī)載高光譜成像系統(tǒng)飛行實驗（地點：廈門市集美區(qū)軟件園三期）
圖17 ATH1010轉(zhuǎn)掃高光譜成像儀
圖18 ATH8010型平掃型高光譜成像儀
