ATH5500-17短波红外显微高光谱成像仪

总体描述

ATH5500-17是奥谱天成推出的一款体积小、高清、高质量的显微高光谱成像仪，由高倍数显微镜、高光谱成像仪、数据处理工作站等组成。

   ATH5500-17的高光谱采用1920X1080像素（最高2048×2048像素）的高性能CCD成像器件，成像清晰、噪点少；内部集成了独创的高压缩比图像压缩算法，使得存储续航时间得到极大地提升，可以达到3小时以上，完全满足无人机的需要；

ATH5500-17成像光谱技术对样本进行光谱成像，具有快速、准确、光谱分辨率高、空间分辨率高及通用性强等特点，可进行医学、病理学、制药以及生命科学等方面的研究，可作为医疗机构、科研机构、医学院校、制药企业的实验研究设备。

特征：

l 波段范围：1000~1700nm

l 高光谱分辨率：＜35 nm

l 定制版红外高透过率显微系统；

l 物镜倍数：

n 标配：4X、10X、20X；

n 选配：40X、100X

l 500万像素高清摄像头

l 高稳定高蓝红外光源灯；

l 高亮度LED照明

应用领域：

l 医疗机构：癌组织筛查、血细胞分类；

l 科研机构、大专院校

l 制药企业：中药材的防伪

l 食品安全：肉源鉴定；

l 微塑料的鉴别

l 矿物质的筛查

l 司法鉴定：文检鉴定

l 生物学：细菌、细胞分析

l 半导体检测

l 材料学：材料微观检测

ATH5500-17系列显微高光谱成像仪；(a) ATH5500INV-17;（b）ATH5500INV-17；(c) ATH5500-17

图1 ATH5500INV-17倒置型医用显微成像光谱仪结构图及其光路示意图

图 1所示是医用显微成像光谱仪的原理示意图，手术台上的待测目标经物镜、显微透镜组后分为三路，一路供主刀医生目视观测，一路供助手辅助目视观测，一路由成像光谱仪探测接收，成像光谱仪由电机带动对待测目标进行空间维扫描，得到待测目标的成像光谱信息，再经数据分析图像处理后，通过显示器显示给医生。

2. 配件清单：

3. 显微高光谱的应用案例

3.1. 显微高光谱在肿瘤组织检测的应用

医学高光谱图像将二维空间图片与一维光谱信号合并为一个三维数据立方体。结合光谱和成像技术，医学高光谱图像的本质是反映材料以及在分子级别的电磁波下如何吸收和反射光线。它不仅包括丰富的空间信息，更包含许多称之为光谱特征的连续窄波段，这样能够准确地区分不同的血细胞。目前，医学高光谱成像技术已应用于舌肿瘤、肠道缺血及癌症、出血性休克、医疗食品安全以及其它诊断学的检测。

图2 （a）100X宫颈癌非肿瘤切片            （b）100X宫颈癌肿瘤切片

图3 左边：40X膀胱癌非肿瘤切片；右边：40X膀胱癌肿瘤切片

图4 肿瘤组织和非肿瘤组织的光谱图

图5 医用显微成像光谱仪数据

胆管癌是一类相对罕见但恶性程度极高的肿瘤。由于早期症状不明显，患者发现时往往已错过最佳治疗时机。病理诊断作为胆管癌确诊的“金标准”，主要由具有经验的医师对病理切片进行繁琐且费时的镜检，在此过程中，可能由于医师阅片经验不足或评判标准不一产生误诊或漏诊。高光谱成像技术作为一门新兴技术，可以同时获取待采集样本的空间和光谱信息。华东师范大学段依潘等人做了比较深的研究。

图6 华东师范大学段依潘等人用显微高光谱对胆管癌组织的识别结果

(a)伪彩色合成图   (b)对应图像的手工标注图   (c)对应图像的3D-Res-CNN 区域识别结果

3.2. 显微高光谱在血细胞检测的应用

血细胞分类在诊断学中作用巨大。例如，细胞谱相的识别与某个特定的疾病相关联，以及白细胞的计数已被证明与多种疾病相关联，包括肥胖、吸烟、过敏性哮喘等。最初，血细胞分类与计数在显微镜下手工进行，这样不仅费时，而且错误率较高。自动血细胞分类能在数字显微成像技术下实现。由于不同类型的血细胞形状相似，细胞分类的准确性和特异性仍然对传统的显微成像技术造成挑战。医学高光谱图像将二维空间图片与一维光谱信号合并为一个三维数据立方体。结合光谱和成像技术，医学高光谱图像的本质是反映材料以及在分子级别的电磁波下如何吸收和反射光线。它不仅包括丰富的空间信息，更包含许多称之为光谱特征的连续窄波段，这样能够准确地区分不同的血细胞。目前，医学高光谱成像技术已应用于舌肿瘤、肠道缺血及癌症、出血性休克、医疗食品安全以及其它诊断学的检测。

图7 医学高光谱图像数据库的不同波长的波段

图8 (a)背景、白细胞和红细胞伪彩色图像；(b)实际分布图

3.3. 显微高光谱在中药材检测的应用

图9 左边：鲜当归冷冻切片（40X物镜）；右边：黄芪脱蜡切片（40X物镜）

3.4. 显微高光谱在木材树种分类的应用

在木材贸易活动中，对木材树种的识别、树种等级的判定等历来是一项较为艰辛而又需要实际操作经验的工作，不同树种的木材其木材材性、物理性能及价格差别很大。高光谱成像拥有波段多、分辨率高和图谱合一的优点，集光谱维信息和空间维信息于一体，已经在远程遥感分类领域和样本组织成分检测领域得到应用。东北林业大学赵鹏等人利用显微高光谱，采用支持向量机复合核函数算法，分类准确率达到95%左右。

图10 木材体视显微高光谱成像系统；

( a )：高光谱成像系统；( b )：采集的木材显微高光谱图像立方体（木材树种是印尼菠萝格）

图11 20种木材树种样本的平均光谱曲线

3.5. 显微高光谱在LED二维结温检测的应用

随着LED的迅速发展，其热学管理问题一直是研宄的重点，LED器件工作时温度最高的部分是Ｐ-Ｎ结，过高的结温会严重影响LED的性能，甚至对LED造成毁坏。由于LED的表面通常被封装覆盖，因而测温只能采用非接触的手段实现。

厦门大学吕毅君课题组，创新性地采用显微高光谱进行LED二维结温扫描检测，显微高光谱可以在不改变LED自身工作状态的前提下实现非接触式测量。通过入射光照射待测样品，并对反射光进行收集，无需直接接触待测LED样品即可完成测试，对于表面积小且芯片结构较为脆弱的LED裸芯片来说，直接接触易损坏芯片，本方法避免了这一危险，并且可以对具有透明封装的芯片进行结温测试。

图12 厦门大学吕毅君课题组测的LED二维结温数据（500mA时的温度分布情况）

2.5微米分辨率板（40X物镜）

4. 奥谱天成其他高光谱产品

图13 左边：ATH1500型可见近红外高光谱成像仪；右边ATH1500-17短波红外高光谱成像仪

图14 ATH9010/11/12无人机载高光谱成像系统

图15 地面飞航控制系统及无人机载系统

图16 无人机载高光谱成像系统飞行实验（地点：厦门市集美区软件园三期）

图17 ATH1010转扫高光谱成像仪

图18   ATH8010型平扫型高光谱成像仪