[发明专利]一种医药检测的高光谱双模成像系统及方法

说明书

本发明公开了一种医药检测的高光谱双模成像系统及方法，包括第一光源、第二光源、高光谱相机、样品台、滑行组件、平面反射镜、匀光面板和控制装置，第一光源、匀光面板和高光谱相机从左至右依次设置，且三者的中心点在一条直线上，第一光源、匀光面板均位于样品台的左侧，高光谱相机位于样品台的右侧，第一光源、匀光面板和高光谱相机组成透射成像装置，平面反射镜和第二光源均按预设角度设置于样品台的上方，第二光源、平面反射镜和高光谱相机组成反射成像装置，高光谱相机可滑行地安装于滑行组件上，高光谱相机与控制装置连接，高光谱相机上设置有压缩感知模块，压缩感知模块采用预设的正则化正交匹配追踪重构算法。其结构简单且检测精准。

技术领域

本发明主要涉及医药检测的高光谱成像技术领域，具体地说，涉及一种医 药检测的高光谱双模成像系统及方法。

背景技术

随着我国医疗卫生事业的不断发展，关于医药检测的需求也在持续扩大， 从基本的玻璃渣、毛发等异物检测到医药有效成分分析及有效标准含量检测， 医药检测范围的广度和检测内容的深度都在不断迭代进步，传统的可见光波段 视觉成像已经无法满足当前的医疗制药工业检测需求，波段范围更宽的高光谱 成像逐渐成为高端医药检测的重要组成部分。医药产品从原料药到成品药需要 经过漫长的制药生产流程，对制药中间过程的中间产品的质量检测成为现代药 企的重难点问题，制药中间产品的质量决定了成品药的好坏，而每一种成品药 的中间产品种类数量繁多，检测过程复杂多变，目前对中间产品的质检方法常 采用气相色谱仪检测法、液相色谱仪等纯化学方法，缺点在于药品需要做化学制剂预处理、耗时长无法做到实时检测，难以做到大批量快速检测需求。因此 亟需能够实现快速精确无损检测医药中间产品的高光谱成像技术与方法。

高光谱成像方法采用高光谱相机扫描成像的方式，光谱波段范围在 400nm-1700nm之间，波段数能达到180个以上，利用不同物质对光谱吸收度 或反射度的不同，获取观测目标的连续二维空间图像信息与一维光谱信息，通 过研究每个像素点对应的光谱分布曲线，充分揭示待测样品内部化学成分和物 质组成的差异，从而做到药品的快速成分分析与杂质实时检测。当前高光谱成 像系统主要采用单种模式的成像设计，一般而言系统中只能实现反射光谱成像 或者只能实现透射光谱成像，两种成像方式难以整合在一个系统中，原因主要 在于光路的设计无法同时满足反射和透射两种模式。反射成像需要光源的光经 过平铺在标准黑布的样品表面漫反射后进入相机镜头成像，通常是将光源置于 样品斜上方的四周，将相机置于样品正上方，利用光的反射使得样品的光谱信 息被相机采集；透射成像需要设置一块可透光的玻璃置物板，光源需置于置物 板正下方，相机置于置物板正上方，从而实现光从液态样品中透射穿过以采集 其光谱信息。反射和透射的成像方式在光路走向和样品搭载平台上都有巨大差 异，因而目前大部分商用高光谱成像系统都将反射和透射成像分别用独立的系 统进行组装，难以做到有效集成。

随着高光谱技术的普及和应用需求的推动，国内部分科研机构在双模成像 的集成方面已有了一定的尝试，专利CN109724699A介绍了一种拉曼面阵高光 谱反射和透射双模式的成像系统，该系统利用电机转动机构将线性激光器从样 品上方转动至样品下方，从而实现反射和透射模式的切换，这种方式解决了反 射透射在一个系统内集成的问题，给双模成像提供了崭新的思路，但是利用转 动机构改变线性激光器的位置极大增加了系统的复杂度，不利于快速进行两种 成像模式的切换。专利CN109060670B则介绍了一种反射透射一体化的高光谱成 像系统，该系统利用多个光源分别放置于样品斜上方与正下方，通过切换光源 开关的方式实现不同成像模式的切换，该系统虽然减去了转动机构缩减了系统 复杂度，但在切换成像模式时还需要切换置物平台，不仅不利于快速切换成像 模式而且在对液态样品进行透射成像时，自下而上的打光方式很容易受到液体 本身浮在表面气泡的边缘遮挡影响，成像质量较差，对异物检测等质检需求的 影响极大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种医药检测 的高光谱双模成像系统及方法，通过对反射和透射光路的研究和设计，不仅可 以实现对医药固态、液态试剂的光谱图像采集，还能实现成像模式快速切换的 功能，具有检测方便快捷，便于维护的优点。