高光谱分析甘草切片真伪筛查

对甘草来样开展 900–1700 nm 高光谱真伪筛查。读取已完成黑白板校正的反射率立方体，按切片分割后做平滑和标准正态变量变换，用全谱形状把切片分成甘草主群和光谱偏离片。本盘样品清单登记为七里河野生甘草小片。同一目录没有苦豆子对照立方体，偏离片只作为待复核目标，不直接定名为苦豆子。

一、检测目的和依据

1、使用 900–1700 nm 近红外相机已采集的甘草反射率立方体，检查同一盘切片的光谱是否属于同一类。

2、甘草与苦豆子分属不同植物，组织里的糖苷、黄酮和生物碱不一样，900–1700 nm 上会表现为 O-H、C-H 组合频的形状差。真伪筛查看的是整条光谱形状，不是单点颜色。

3、本盘先给出甘草主群和偏离片。苦豆子的判定要等同样条件下的苦豆子反射率入库之后，用同一套距离去比对。

二、样品类别及数量

样本：样品清单名称甘草，产地七里河，形态野生甘草小片。混有假甘草苦豆子（采集分析盲验证）

波段范围：886.37–1711.70 nm，1024 个波段。立方体 1280×1374 像素，反射率，BIL，32 位浮点。

形态：圆片、斜片和少量皮屑平铺于暗色托盘。按连通域分割得到 182 个切片目标。

三、检测设备与采集方式

1、900–1700 nm 高光谱相机，1024 个波段。

2、光学暗箱，含光源和放样平台。样品平铺，片与片尽量不重叠，视场覆盖整盘，同步保留 RGB 和假彩色图。

3、采集前完成黑白板校正，同步保留原始信号立方体和反射率立方体。本文只使用反射率立方体。

采集参考与同站点柴胡含水率分析同一套流程，采集参考 Q/EX C 0628-2025。

四、数据处理

1、读取反射率立方体。用 1099.8 nm 波段把切片和暗托盘分开，反射率阈值 0.18，并去掉左侧样品标签。

2、连通域去掉面积过小的碎屑和过长的标签条，保留 182 个切片，逐片求平均反射率。

3、光谱做窗口平滑，再做标准正态变量变换，去掉整体明暗，只保留形状。有效比较区间取 930–1680 nm，两端噪声不参与分群。

4、按全谱形状分成两类。片数多的一类作为甘草主群，另一类作为光谱偏离片。同时查看 970、1200、1450、1580 nm，避免把单一水分深浅当成种类差。

五、筛查结果

判定：本盘 182 片中，177 片为同一光谱主群，5 片偏离。偏离片编号为 10、53、75、164、168。主群到类中心的距离中位数约 2.1，偏离片距离中位数约 31.4，两类没有连成一片。

主群平均光谱在 1100 nm 附近反射率约 0.44，过 1200 nm 后下降，1450 nm 水分子 O-H 吸收谷落到 0.277。这是本盘甘草切片的主形态。

5 片偏离片的形状不同，不是简单偏亮或偏暗。970 nm 反射率 0.334，主群为 0.417。1200 nm 附近两类相交，都在 0.40 左右。1450 nm 偏离片反射率 0.367，吸收谷明显变浅。1575–1582 nm 差值最大，偏离片比主群高出约 0.10。1660 nm 附近偏离片仍高约 0.09。

7 号片整体反射偏低，1200 nm 约 0.18、1450 nm 约 0.20，但形状仍归在主群，不列入偏离片。它更像薄片或边缘像素，不作为种类差异。

苦豆子：本目录只有这一盘甘草反射率，没有苦豆子来样立方体。10、53、75、164、168 号可以标成复核片，不能写成已经鉴定的苦豆子。甘草和苦豆子的真假结论，要在苦豆子按同一波段、同一校正方式入库后才能下。

图1  182 片的两类平均反射率。蓝线为甘草主群 177 片，橙线为光谱偏离片 5 片。竖线标出 970、1200、1450 nm。

图2  偏离片减去主群的差值。1450 nm 之后偏离片反射更高，1575–1582 nm 差值最大。

图3  切片分群图。蓝色为主群，橙色为偏离片，编号 10、53、75、164、168。

结论