SPECIM IQ揭示进化的秘密—利用手持高光谱在非洲沙漠研

    非洲Z南端的沙漠和半沙漠是荒凉的地方，气候干旱，降雨量少，气温极高。 但这里是世界上Z奇怪的植物—石头花的产地。同时也是芬兰生物学家University of Eastern Finland Tommi Nyman博士和挪威NIBIO Svanhovd以及南非University of Stellenbosch的植物生态学家Allan Ellis教授从进化论角度研究植物的地方。

石头花的伪装

    在恶劣的环境中，所有植物都需要某种伪装以免受动物的侵害。石头花十分擅长伪装：身体大部分埋在土壤中，只将它多汁的叶子平顶突出到土壤表面，这使得石头花很难被发现。但是由于在南非、纳米比亚和博茨瓦纳的土壤性质差异很大，土壤中的砾石可以是棕色、灰色、黄色、红色或几乎是白色，粒径也可以从细砂到大卵石。随着时间的推移，一些石头花的后代会发现自己得颜色相对应周围的环境十分显眼，处于一个十分容易被天敌发现的环境中。

图1 石头花的生长环境

寻找一个准确的颜色测量工具

    研究者们提到：“在石头花的研究过程中，由于石头花和环境的颜色十分接近，必须寻找一个工具尽可能准确和客观地测量颜色，这也就是我们选择高光谱成像技术的出发点。”

    高光谱相机非常适合颜色测量，因为它比RGB相机更准确，而且不像主观的目视检查，可以定义目标的颜色，例如在实验室颜色空间中，精度可达∆E<1；与另一个目标的颜色对比，相对精度∆E=0.2。这比人类对颜色的感知（∆E=1）要好，而且明显优于只能达到∆E=8-10的RGB相机。

图2 Specim IQ测试图

 Why Specim IQ？

    当确定了利用高光谱成像技术进行研究后，下一步就是找到一个可以在南非沙漠的极端条件下工作的高光谱相机。由于恶劣的环境条件，南非研究地点多是距离长，道路崎岖不平的地方，天气条件极其恶劣，并且到处都是灰尘，光线刺眼变化很快，需要一个紧凑耐用，可以适应这些恶劣条件的高质量快速相机。当Tommi Nyman博士了解到Specim IQ时，说：“这里的地形很崎岖，所以你不想随身携带非常大和沉重的设备，Specim IQ体积小，移动方便，便于运输和现场使用，而且它非常适合进行我们想要的测量。”

图3 Specim IQ现场测试图

    Specim IQ的电池寿命也被认为是一个很大的优势，因为他们的团队有时需要在野外露营了3-4个晚上，才能得到储备和充电的机会。Nyman博士说：“在野外，你需要一整天只使用一个电池的高光谱相机。”

   Specim IQ相机成像速度也很快，这在恶劣和快速变化的光线条件下是必不可少的。非洲的光线很刺眼，白天太阳直射，阴影是尖锐而深邃的。当云层遮住太阳时，光照条件会在短时间内发生剧烈变化。因此，在特定的光照条件下，设置好曝光时间，以便在下一个云出现并完全改变光照条件之前完成数据的快速采集。

图4 Dr. Tommi Nyman

The future?

    目前，所有关于石头花项目需要的数据都已经采集完成，并且石头花项目团队正在进行进行数据分析，日后也会将研究成果分享给大家。

    高光谱成像在生态学研究方面还有很多潜在应用。这是一个广泛的研究领域，有许多与石头花研究问题类似的研究方向。便于运输和现场使用的高光谱设备为生态领域的研究提供了一个新的机遇。

小百科

    石头花：石头花又名生石花、象蹄、元宝等，是世界的多年生小型多肉植物。茎很短，常常看不见。叶肉质肥厚，两片对生联结而成为倒圆锥体，有“鞍”、“球”、“足袋”等形状，叶顶部花纹形如树枝，色彩美丽。生石花品种较多，各具特色。其外型和颜色酷似彩色卵石，故人称为“活石子”或“卵石植物”。更为有趣的是其叶片的颜色会与周围的土壤颜色相仿，来保护自己。多年生肉质植物。高2-3cm，球体卵圆形，球状叶淡灰棕色，顶面树枝状凹纹，棕色，半透明。茎较短，植株是由2片对生的肉质叶联结而成的圆锥体。花金黄色。

       荣登封面的这项研究成果来自哈佛***神经科学家Joshua Sanes教授领衔的科学家团队。研究人员采用高通量单细胞基因测序的方法，创建了灵长类动物的视网膜细胞型态分类图谱，揭示为我们带来敏锐视觉的细胞有哪些特殊的基因特征。这项研究同时为理解人类视觉在疾病情况下如何被破坏提供了重要的基础。

      凹：让我们看得清清楚楚明明白白真真切切

人类的视觉在哺乳动物中出类拔萃，比如我们能够阅读，分辨人脸。这些功能可不简单，需要视觉能够分辨极细微的差异，并能迅速对焦。高清视觉全得归功于视网膜中间一个极小的特殊区域——***凹，也就是眼底黄斑的中心。凹的直径不到1.5毫米，面积只占视网膜的不到1%，但大脑获得的视觉信息却有50%来自这里。

     凹的特殊，还不仅是因为视线的“焦点”落在此处提供清晰影像，要知道哺乳动物中只有部分灵长类生物进化出了这个结构，比如人类。

▲“那（fovea）是个稀罕物，岂是什么生物都能有的？”

      凹为人类提供了视力的同时，却让科学家在解决人类视觉疾病时面临一个难题。就拿实验“劳模”小鼠来说，虽然它们为人类的科学研究提供了无数疾病模型，但它们“鼠目寸光”，视网膜没有***凹！这种 “先天缺陷”让它们在视觉相关疾病的模型上帮不上什么忙。再加上***凹结构太微小了，过去科学家在灵长类动物上的研究也止于形态解剖学的描述。

     终，他们在凹和外周视网膜中均鉴定出了近70种不同类型的细胞，并且还知道了每一个类型的细胞表达哪些基因。

      详尽的细胞分类图谱给科学家们提供了许多过去不知道的信息。用Sanes教授的话说，“我们现在弄清楚了凹特别在哪里。”

▲凹的细胞和外周视网膜类型相似，但组成却不同 

       尽管细胞类型九成相同，但***凹和外周视网膜的细胞类型组成不同。更关键的是，在同类型的细胞中，***凹处的细胞检测到表达与外周不一样的基因。非常有意思的是，这些基因的表达和***凹独特的视觉信息处理极为相关，科学家们相信，可能这才是***凹功能特殊的原因。

       核酸提取产品对细胞筛选的方法已日渐成熟，原理是将包被一抗的磁珠与细胞表面对应的分子特异性结合，或者将包被二抗的磁珠与已经与细胞表面分子特异性结合的一抗结合。核酸提取磁珠携带与之结合的细胞吸附与分离柱或试管上，实现阳性细胞或阴性细胞的分离。洛阳吉恩特生物自主研发生产了各类核酸提取磁珠，可以实现稳定的实验结果。

    芬兰SPECIM是世界上Z早提供商用高光谱分光器的制造商，至今已有二十余年高光谱产品生产历史。产品种类多样，包含工业高光谱相机、实验室高光谱成像系统以及机载高光谱遥感系统等，光谱范围覆盖可见光到热红外全部波段，已被广泛应用于农业遥感、环境监测、矿物勘查、工业集成以及国防安全等领域，满足了工业客户、系统集成、科学和研究客户的不同需求，为用户提供Z全面的高光谱成像解决方案。

    2020年1月2日，芬兰SPECIM（Spectral Imaging Ltd.）在成立25周年之际，正式发布新型无人机高光谱成像系统AFX10（400-1000nm）。AFX10开创性地集成高光谱相机、GNSS/IMU惯导、控制电脑于一体，整套系统重量仅为2.5公斤，可适用于旋翼和固定翼无人机系统。同时芬兰SPECIM AFX10可根据用户需求自由选择或定制波段，让高光谱技术更符合应用需求。

芬兰SPECIM AFX10

    针对用户对无人机高光谱设备小型化、轻便化的需求，AFX系列是在新型高光谱相机FX系列的基础上进行机载应用的开发集成，在保证高信噪比、高精度机载高光谱数据的同时，一体化高度集成，方便用户安装使用。并且，其操作简易，一键启动即可自动完成数据采集。

芬兰SPECIM AFX10

    为了给客户提供更加zhuo越的数据体验，芬兰SPECIM为AFX系列定制搭载云台，搭配AFX10GX通关效率（F/1.7）和ZL光学系统设计，在变化多样的野外，保障高光谱数据的质量。

AFX10数据（无云台）                                                      AFX10（有云台）

    为满足不同领域的需求，芬兰SPECIM 研发的AFX17（900-1700 nm）也将在2020年与大家见面，敬请期待！

2016年6月15日，芬兰SPECIM（Spectral Imaging Ltd.）正式发布世界上成像速度Z快的高光谱相机FX系列-FX 10。新产品FX 10 为可见光近红外波段VNIR（400-1000nm）高光谱相机，具有高灵敏度和高信噪比，灵活的波段选择使相机速度Z快可达9900FPS（frames per second），十分适合高速的工业生产应用。

芬兰SPECIM公司FX10样机展示

1、相机简介
i. 成像速度快，具有快速光学结构：全谱段采集速度为330行/秒，选择波段采集速度Z高可达9900行/秒
ii. 采集方式灵活，波段可选：即可选择采集400-1000nm的全部220波段，也可选择感兴趣的任一波段
iii. 光谱数据稳定，每个相机数据相同：每个FX10相机经过相同方式标定，提供相同的光谱数据
iv. 结构紧凑小巧，操作简便：相机大小为150*85*71mm（L*W*H），重量仅为1.4kg
2、相机性能参数

330 FPS with full 220 bands selected

CameraLink

FX 10 高光谱相机的发布，揭开了高速的工业流水线生产新的篇章，为光电探测、食品分拣、废固回收等工业应用提供了新的选择。了解详细配置及报价，请致电010-85120280。

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　　水泥生产中收到固体废物时，将其送入窑炉之前，需要对固体废物进行识别和分析，这样有助于确保废物中不含重金属和有毒物质。往往对这些固体废物进行识别分析需要用到一种工具—手持X射线荧光(XRF)分析仪。

　　手持XRF分析仪在水泥窑中协同处置固体废物的重要性

　　很多国家将废物处理的概念与循环经济和可持续发展相结合。通过使用水泥窑处理固体废物，可以消除使用固体废物处理设施的运营成本，发现替代材料和原材料，实现经济和环境效益，包括减少二氧化碳排放量。

　　水泥生产过程中，水泥窑中协同处置固体废物的核心在于充分利用固体废物中的可燃成分和灰分物质。结合水泥窑的生产特点，采用合适的技术方案，有利于减少垃圾，降低其对环境的影响，同时将其转化为资源或能源。

　　手持式XRF分析仪在水泥窑协同处置固体废物的预处理过程中的优势

　　·Vanta手持XRF分析仪可快速覆盖大面积区域，提高采样密度，有助于迅速作出决策;

　　·可以筛选样品，以送到实验室进一步分析，降低检测成本，并且可以提供详细信息，使水泥企业能够优化固废处理的成本

　　·提供从百万分率(ppm)到百分比水平的准确结果，有助于确保优质检出限(LOD)。

　　·识别有害金属和污染物的多功能工具，包括钒(V)、铬(C)、锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、镉(Cd)，以及其他有害元素

　　另外，手持XRF分析仪也是测量受限元素的理想工具，这些受限元素包括银(Ag)、砷(As)、钡(Ba)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)、铅(Pb)和硒(Se)。该分析仪还可以检测稀土元素(REE)、放射性元素(U)和钍(Th)。

　　赢洲科技作为奥林巴斯一级品牌代理商，拥有完整的售前售后服务体系，如有仪器购买或维修需求，可联系赢洲科技为您提供原装零部件替换、维修。