高光譜成像技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其在中藥領(lǐng)域中的應(yīng)用前景*

李 夢，李 靜，張小波

中國中醫(yī)科學(xué)院中藥資源中心/道地藥材國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,北京100700

中醫(yī)藥是中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的瑰寶，中藥材是中醫(yī)藥事業(yè)繼承和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是關(guān)系國計(jì)民生的戰(zhàn)略性資源。近年來中藥材質(zhì)量控制問題也成為中藥實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化以及國際化的關(guān)鍵，從中藥材種源、采收加工、病蟲害防治、有效成分檢測等各個(gè)環(huán)節(jié)都需要科學(xué)嚴(yán)格的把關(guān)。高光譜成像技術(shù)近年來發(fā)展迅速，它結(jié)合了圖像信息和光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)獲取物體內(nèi)外部品質(zhì)信息和空間信息，具有高效、客觀、準(zhǔn)確和無損傷等特點(diǎn)，已在農(nóng)業(yè)、航天等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

1 高光譜成像光譜儀的類別及分析研究方法

1.1 高光譜成像光譜儀的原理高光譜成像光譜儀的核心原理是光譜與圖像合二為一，獲得圖像數(shù)據(jù)的同時(shí)，得到圖像中每個(gè)像素的光譜信息，即高光譜數(shù)據(jù)三維立方體。此數(shù)據(jù)在X、Y平面上以像素點(diǎn)組成圖像，在Z軸上按照光譜順序排列［1］。高光譜成像儀主要由捕捉圖像的傳感器（CCD相機(jī)）、光譜儀、光源、計(jì)算機(jī)操作平臺(tái)等組件組成，不同物體物體的化學(xué)成分與物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，當(dāng)被光源照射時(shí)對于光的吸收與反射程度不同，進(jìn)入鏡頭的光線在被光譜儀分成單色光源后投射到線陣或面陣探測器上作橫向掃描，即可獲取物體的連續(xù)波長信息［2］。圖像信息在經(jīng)過成像儀后由CCD相機(jī)錄入，最后由軟件輸出的譜圖是由探測器以波長順序掃描而得的光譜序列，即前面提到的三維立方體。可以利用光譜信息與圖像的結(jié)合，通過觀察、收集物體的圖像利用光譜數(shù)據(jù)判斷物體的某些指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)或是根據(jù)圖譜建模將物體分類［3］。

1.2 成像方式高光譜成像光譜儀的成像方式包括光機(jī)掃描型、推帚型、凝視型。光機(jī)掃描型高光譜成像儀具有成像視場大、可以實(shí)時(shí)定標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)，適合于相對運(yùn)動(dòng)速度慢的機(jī)載平臺(tái)；推掃型相對靈敏度較高；凝視型通常應(yīng)用于近場探測，單次成像時(shí)間較長，但可以獲得很高的探測靈敏度和光譜分辨率。

1.3 分類及研究方法高光譜成像光譜儀根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的場景和特點(diǎn)，可以分為面陣探測器加空間推掃型、線陣探測器加光機(jī)掃描型、光譜空間交叉掃描型、光譜掃描型等。主要在分辨率、靈敏度、后期數(shù)據(jù)處理等方面存在差異。近年來，不斷有新技術(shù)或新型儀器問世，如天宮一號運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償高光譜成像技術(shù)、緊湊型熱紅外高光譜低溫分光技術(shù)等是近年來具有代表性的關(guān)鍵技術(shù)突破［4］。美國倍思百克公司的微型OCITM手持式超光譜成像儀的問世，以其緊湊的微小輕便的體質(zhì)量和外形，即將開啟眾多應(yīng)用領(lǐng)域的新的重大改革和創(chuàng)新［5］。

為高效利用高光譜成像光譜儀的數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮其高光譜分辨率和空間分辨率，主要有兩大類方法［6］。如基于純像元的分析方法，其包括基于成因分析及統(tǒng)計(jì)分析的分析方法。以及基于混合像元的分析方法，更多的研究方法也在科研過程中不斷被發(fā)掘。

2 高光譜成像技術(shù)在不同領(lǐng)域的研究進(jìn)展

隨著高光譜成像技術(shù)的普及，它在農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、航天、環(huán)境、文物檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越多，其無損、快速、無污染的特點(diǎn)對于經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展起到積極作用，因此進(jìn)一步研究高光譜成像技術(shù)是適應(yīng)于社會(huì)發(fā)展的科學(xué)研究方向。

2.1 農(nóng)業(yè)高光譜技術(shù)近年來在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要在糧食作物（小麥、水稻、大豆、玉米等）、農(nóng)產(chǎn)品、經(jīng)濟(jì)作物（棉花、茶葉、煙草等）方面，可以用來監(jiān)測農(nóng)作物的生長過程，使其在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中得到應(yīng)用，還可用于農(nóng)作物的營養(yǎng)診斷與施肥、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和安全檢測等多個(gè)方面。

2.2 農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)及運(yùn)輸過程中，易受到人為及自然因素的影響，品質(zhì)差異較大。相較于傳統(tǒng)檢測技術(shù)，如HPLC、GS等方法會(huì)對研究對象造成破壞。高光譜成像技術(shù)依靠自身優(yōu)勢，在國內(nèi)外的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測方面得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。

農(nóng)藥的發(fā)明大大提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量，但因農(nóng)藥的大量和不合理使用導(dǎo)致的污染問題，也越來越受到關(guān)注。高光譜成像技術(shù)可以利用有機(jī)分子在光照下，分子發(fā)生能級躍遷并以光的形式釋放多余能量，在農(nóng)藥檢測方面具有一定的優(yōu)勢。研究人員利用高光譜成像技術(shù)對玉米葉中殘留殺螨劑的生物活性、菜葉中毒死稗農(nóng)藥殘留等做了研究，有較好的效果，但在定量分析上還需要進(jìn)行進(jìn)一步研究［7］。

由于高光譜圖像較大的數(shù)據(jù)量及高光譜系統(tǒng)昂貴的價(jià)格，目前暫不能應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品在線檢測。通常采用的方法是利用高光譜技術(shù)識別2～3個(gè)特征波段，然后基于這些特征波段，構(gòu)建價(jià)格比較便宜的多光譜成像系統(tǒng)，從而達(dá)到快速、無損檢測農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的目的。

2.2.1 水果 高光譜技術(shù)在水果品質(zhì)檢測方面已有著廣泛的應(yīng)用，如對水果表面情況（受外界污染、缺損、傷病等），成熟度和堅(jiān)實(shí)度，與口感有關(guān)的內(nèi)部品質(zhì)（可溶性固體含量或含糖量、含酸量、含水率）及其他品質(zhì)（質(zhì)量等）等做了大量研究。

高光譜成像技術(shù)能夠獲取監(jiān)測對象內(nèi)部與外部多項(xiàng)特征，不僅可以分析外觀，還可以檢測內(nèi)部指標(biāo)，強(qiáng)大的信息量可以使其實(shí)現(xiàn)對水果品質(zhì)的精確檢測。

研究人員開發(fā)建立了一系列模型及方法，如運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)等方法對蘋果大小、外形、顏色、污物與黑斑、表面損傷、淤青、凍傷等外觀指標(biāo)進(jìn)行過檢測，又如通過感興趣區(qū)域的選擇、方法的調(diào)試來對糖度和硬度等內(nèi)部指標(biāo)進(jìn)行檢測。加強(qiáng)信息和方法的融合并實(shí)現(xiàn)蘋果的高效檢測將是之后的主要研究方向［8］。國外學(xué)者利用高光譜的反射和透射全光譜圖像及特征光譜圖像對藍(lán)莓的可溶性固形物和硬度進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)用果蒂面反射光譜預(yù)測模型預(yù)測藍(lán)莓內(nèi)部品質(zhì)效果最好；此外也利用高光譜技術(shù)對草莓的內(nèi)部品質(zhì)（水分、可溶性固形物、酸度）進(jìn)行無損檢測［9］。黎靜等［10］以臍橙為研究對象，檢測光譜范圍為625～725 nm，應(yīng)用主成分分析方法獲得特征波長圖像，檢測結(jié)果表明高光譜技術(shù)檢測較高濃度農(nóng)藥殘留效果較好。蔡健榮等［11］利用高光譜圖像技術(shù)檢測柑橘果銹，試驗(yàn)結(jié)果表明，基于波段比算法的高光譜圖像技術(shù)可有效檢測柑橘果銹，檢測率達(dá)到92%。李江波［12］提取并分析臍橙表皮感興趣區(qū)域光譜曲線并結(jié)合主成分分析法，檢測臍橙表明潰瘍，識別率達(dá)到80%。吳迪等［13］發(fā)現(xiàn)利用高光譜成像技術(shù)能夠有效監(jiān)測葡萄果皮中花色苷的含量。吳彥紅等［14］發(fā)現(xiàn)采用高光譜成像技術(shù)和激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)相結(jié)合的方法可以實(shí)現(xiàn)獼猴桃糖度的無損檢測，為實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部品質(zhì)的在線檢測提供技術(shù)依據(jù)。董金磊等［15］利用高光譜成像技術(shù)檢測獼猴桃的可溶性固形物，有望使用到內(nèi)部品質(zhì)的工業(yè)化分級。楊勇等［16］應(yīng)用高光譜成像技術(shù)對獼猴桃的硬度進(jìn)行無損檢測。

2.2.2 蔬菜 馬鈴薯的高光譜研究較其他品種更為豐富。國外研究人員利用高光譜成像系統(tǒng)做了馬鈴薯結(jié)疤研究（準(zhǔn)確率97.1%）、空心馬鈴薯無損檢測（識別率89.1%）、晚期枯萎病研究以及品質(zhì)分類（準(zhǔn)確率超過96%）［17］。周竹等［18］研究了基于高光譜技術(shù)的馬鈴薯干物質(zhì)含量、黑心病以及外部缺陷檢測。高海龍［19］研究了檢測馬鈴薯內(nèi)部黑心病和單薯質(zhì)量的高光譜成像方法。蘇文浩等［20］運(yùn)用波段比和主成分分析相結(jié)合的算法，對比合格的馬鈴薯與機(jī)械損傷、孔洞、結(jié)痂、表面損傷、發(fā)芽5種缺陷馬鈴薯，識別準(zhǔn)確率達(dá)97.08%。

研究人員利用高光譜成像系統(tǒng)、雙波段比算法、相關(guān)性分析等方法，挑選最適合光譜區(qū)域來對黃瓜凍傷、黃瓜機(jī)械外傷、番茄損傷等進(jìn)行檢測。張令標(biāo)等［21］利用高光譜成像技術(shù)檢測番茄表面農(nóng)藥殘留，發(fā)現(xiàn)其對高濃度農(nóng)藥殘留有較好的檢測效果。

2.2.3 肉類 禽肉類加工及流通到市場的過程中，極易受到其他生物或微生物的污染，為保證肉制品的品質(zhì)和食用安全，肉制品表面污染物檢測及品質(zhì)檢測極為重要。國外研究人員利用高光譜成像技術(shù)，對禽肉表面的糞斑、排泄物、肉皮瘤進(jìn)行高光譜圖像分析，檢測精度能達(dá)到94%以上。高光譜技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)肉類分類、分級，監(jiān)控生產(chǎn)過程中的品質(zhì)快速無損檢測，從而改善產(chǎn)品品質(zhì)，還在肉類安全方面，如監(jiān)測肉類表面細(xì)菌、肉類污染物、肉類腐敗、肉類品質(zhì)檢測、摻假等方面有著廣闊的應(yīng)用前景［22］。

2.2.4 谷物 研究人員近年來對谷物檢測也有一定的興趣，如利用近紅外高光譜成像系統(tǒng)，基于主成分分析的MVI方法，對正常小麥、受損小麥（麥芽粒和被蟲叮咬粒）以及正常小麥、萌芽小麥和已發(fā)芽小麥進(jìn)行識別，識別率可達(dá)94%以上，甚至100%。谷物中混有的雜質(zhì)（谷殼和稻草）、小麥籽粒品種鑒別研究、品質(zhì)分析研究也可利用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行分析。梁琨等［23］利用高光譜成像技術(shù)對小麥赤霉病進(jìn)行識別。

2.2.5 茶葉 陳全勝等［24］設(shè)計(jì)的高光譜圖像系統(tǒng)及基于反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的茶葉等級判別模型，總體識別率為94%。

2.3 生物醫(yī)學(xué)高光譜成像技術(shù)近年來也作為臨床醫(yī)學(xué)上有效的輔助診斷手段，有著巨大的發(fā)展前景。可用于體表組織和器官（眼睛、舌頭、牙齒、乳腺、手足、皮膚）等部位的疾病診斷，對老年性黃斑變性、人體舌頭腫瘤組織癌變區(qū)域檢測、齲齒病變程度等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。在體內(nèi)組織和器官的疾病診斷方面，研究人員也利用高光譜成像技術(shù)對胃部組織、小鼠前列腺病變組織、心肺以及動(dòng)脈等體內(nèi)組織進(jìn)行了研究。另外高光譜成像技術(shù)也可以在外科手術(shù)中提供病變區(qū)域在分子、細(xì)胞和組織水平上的圖像信息，在提高手術(shù)成功率方面也發(fā)揮了巨大作用［25］。

2.4 地質(zhì)領(lǐng)域高光譜技術(shù)在地質(zhì)領(lǐng)域也得到了深入的應(yīng)用與發(fā)展。如利用高光譜技術(shù)進(jìn)行礦物識別與礦物填圖、地質(zhì)成因信息探測研究、成礦預(yù)測研究、植被地信息探測研究、植被理化信息提取、礦山環(huán)境分析研究等方面［26］。

2.5 航天領(lǐng)域在地球科學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域方面，EO-1高光譜成像儀通過反射譜的精細(xì)探測可以識別植被種類、生長階段乃至實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量的估算，可以為全球糧食安全、生態(tài)安全形勢提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。同時(shí)，也可對水體中的含沙量、葉綠素含量等信息進(jìn)行識別，從而對水資源等區(qū)域環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評估監(jiān)測。另外，國外研究人員在火星和月球等深空探測領(lǐng)域，防務(wù)安全領(lǐng)域方面也一直不斷的進(jìn)行者高光譜技術(shù)的研究［27］。

2.6 環(huán)境分析現(xiàn)今社會(huì)越來越注重環(huán)境保護(hù)，因此，發(fā)展高光譜成像，在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的情況下監(jiān)測環(huán)境的質(zhì)量，及時(shí)反饋治理，是一種有效的環(huán)保機(jī)制。相里斌等［28］利用高光譜成像儀EDIS使小衛(wèi)星能夠及時(shí)的檢測環(huán)境污染與災(zāi)害。孫林等［29］利用HJ-1A高光譜數(shù)據(jù)根據(jù)濃密植被算法有效地探測氣溶膠光學(xué)厚度，再通過氣溶膠與環(huán)境的關(guān)系，反向預(yù)測環(huán)境情況。在海洋污染方面高光譜成像技術(shù)也發(fā)揮了自己的力量。將高光譜成像技術(shù)與環(huán)境問題結(jié)合，通過對大氣中的氣溶膠進(jìn)行成像，從而將污染程度與光學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來，利用光譜儀就可以快速的檢測與監(jiān)控環(huán)境，且準(zhǔn)確率可觀。

2.7 文物鑒賞彩繪文物是各個(gè)國家重要的文化遺產(chǎn)，承載著悠久的歷史和豐富的知識。高光譜成像技術(shù)以其無損、非接觸、快速成像等特點(diǎn)被引入文物研究領(lǐng)域，已逐漸成為熱點(diǎn)。研究人員利用高光譜成像技術(shù)的特點(diǎn)，將其用于文物的數(shù)字存儲(chǔ)、數(shù)字修復(fù)額定，視覺增強(qiáng)也是較為常見的應(yīng)用方向之一，可以增加褪色或損害文物的可讀性。同時(shí)在隱性信息挖掘方面也有著顯著優(yōu)勢，根據(jù)光譜反映出的隱含信息可以更加深入地分析文物的藝術(shù)手法和修復(fù)保護(hù)痕跡等，甚至可用于真假鑒定。另外高光譜技術(shù)可用于分析不同保存環(huán)境對文物保存產(chǎn)生的不同影響，進(jìn)行顏料分析等［30］。

3 高光譜成像技術(shù)在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景展望

近年來高光譜成像技術(shù)才在我國引起關(guān)注，大量國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果已經(jīng)表明該技術(shù)在不同領(lǐng)域的多個(gè)方面有了大量研究，具有很大的潛力，在農(nóng)產(chǎn)品和蔬菜水果中的應(yīng)用尤其廣泛。

中醫(yī)藥作為我國的國粹，擁有幾千年的文化歷史與確切的臨床療效，在國際上的影響力也是與日俱增，但是中藥領(lǐng)域還未解決的問題還有很多，其中最為突出的當(dāng)屬中藥質(zhì)量問題。由于中藥材種植操作難以保證規(guī)范化，采收標(biāo)準(zhǔn)不夠明確，導(dǎo)致中藥質(zhì)量的源頭不能保證，加上中藥材生產(chǎn)加工鏈條上多個(gè)環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)紕漏影響藥材質(zhì)量，所以我們需要探求新工具新手段來控制中藥材質(zhì)量。高光譜成像技術(shù)憑借實(shí)時(shí)高效、無損檢測等優(yōu)點(diǎn)在中藥質(zhì)量控制方面的應(yīng)用，就更值得我們關(guān)注與深入研究。

作為一種新型的檢測和鑒定方法，光譜成像技術(shù)已在中藥鑒別、無損檢測、含量測定等方面有了初步的研究及應(yīng)用。胡翠英等［31-32］利用光譜成像技術(shù)對凌霄花、紅花等花類中藥材粉末及市售鹿茸飲片進(jìn)行真?zhèn)舞b別與分析，為中藥材鑒別及中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了一種新的檢測方法。馬驥研究團(tuán)隊(duì)［33-37］利用光譜成像技術(shù)快速檢測白鮮皮及其偽品八角楓，五加皮及其混淆品香加皮，鹿茸、西洋參、黃柏飲片等藥材，對其進(jìn)行快速鑒別與質(zhì)量評價(jià)，且結(jié)果與性狀、顯微及理化鑒定等結(jié)果相吻合，為中藥材的鑒定和質(zhì)量控制提供新的方法，同時(shí)還利用光譜成像技術(shù)檢測黃柏在煎煮過程中不同時(shí)刻的熒光強(qiáng)度，側(cè)面反映黃柏活性成分的溶出度規(guī)律。吳文輝等［38］利用光譜成像技術(shù)建立珍珠粉的植物圖譜，可以快速準(zhǔn)確鑒別不同品系珍珠類產(chǎn)品并辨別真?zhèn)?。陳皮等藥材的年份是衡量其品質(zhì)的重要指標(biāo)，鮑一丹等［39］、鄒小波等［40］用高光譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)算法，在不同波段對不同放置方式的陳皮進(jìn)行年份鑒別，模型準(zhǔn)確率較高，證明采用高光譜技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對陳皮年份的無損鑒別。于慧春等［41］采用高光譜圖像技術(shù)對枸杞多糖和總糖含量進(jìn)行檢測，并探尋其最適宜的光譜波段，結(jié)果表明基于全波段條件下光譜信息所建立的預(yù)測模型最佳，高光譜無損檢測枸杞多糖和總糖含量具有可行性。馮潔等［42］為實(shí)現(xiàn)金銀花硫含量的快速無損檢測，利用高光譜成像技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，建立不同濃度硫磺熏蒸金銀花快速檢測模型，結(jié)果表明所建立的模型可以實(shí)現(xiàn)金銀花不同硫含量的快速、有效、無損檢測。趙靜等［43］利用液晶濾光器，使用光譜成像儀對中藥黃柏的主要活性成分鹽酸小檗堿進(jìn)行了在體檢測。這種利用高光譜成像技術(shù)檢測藥用植物在體有效成分的技術(shù)，可以在檢測時(shí)省去對照品，直接利用前期建立的模型預(yù)測，這大大提高了檢測的效率。吳志生等［44］則利用近/中紅外漫反射光譜成像技術(shù)鑒別素片表面橙皮苷成分的分布區(qū)，得到的中紅外光譜與素片表面的橙皮苷相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.95以上，能夠有效的鑒別出素片表面橙皮苷成分的分布區(qū)域。

結(jié)合相關(guān)的文獻(xiàn)，可以看出利用近紅外等光譜技術(shù)進(jìn)行中藥的相關(guān)研究已較為成熟［45-46］，但高光譜成像技術(shù)在中藥領(lǐng)域的研究還很少。

3.1 中藥材種源研究種子種苗是中藥材生產(chǎn)加工的基礎(chǔ)，保障中藥材種源質(zhì)量也是中醫(yī)藥發(fā)揮療效的重要前提。但目前我國中藥材種子種苗市場仍存在種源不清、檢驗(yàn)不規(guī)范等問題。中藥材種子大多體積微小，而傳統(tǒng)鑒別方法多為眼觀、口嚼、手摸、鼻聞等官能鑒定或理化鑒定，官能鑒定需要專業(yè)豐富有經(jīng)驗(yàn)的鑒定人員，存在一定的主觀性。理化鑒定會(huì)破壞種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或化學(xué)成分，對后續(xù)的研究存在一定影響。故可以嘗試通過高光譜成像技術(shù)對中藥材種子進(jìn)行掃描，通過得到的光譜圖像特征進(jìn)行種源區(qū)分、識別內(nèi)部是否有破損蟲蛀現(xiàn)象，也可與種子純度、凈度、發(fā)芽率、含水量等指標(biāo)之間的聯(lián)系進(jìn)行相關(guān)研究，從而可對中藥材種源進(jìn)行大規(guī)模的鑒別篩選，投入生產(chǎn)應(yīng)用當(dāng)中。

3.2 病蟲害、農(nóng)藥檢測等隨著中藥材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模的種植過程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的病蟲害現(xiàn)象，很多藥材被蟲蛀叮咬后仍被采收使用，嚴(yán)重威脅了中藥材的質(zhì)量。為保證收益和藥材產(chǎn)量，很多種植戶不清楚規(guī)范的防控知識和操作，可能會(huì)使用大量化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治，但其中不乏高毒性、高殘留物質(zhì)，極易造成農(nóng)藥殘留、中藥材品質(zhì)下降等問題。中藥材在受到蟲害以后，其受害區(qū)域和正常區(qū)域的光譜值會(huì)存在明顯差異，且受到高農(nóng)藥殘留的中藥材也可以通過光譜圖像信息進(jìn)行識別，若能在投入生產(chǎn)應(yīng)用之前利用高光譜成像技術(shù)對中藥材進(jìn)行無損的病蟲害、農(nóng)藥檢測等，則可為安全用藥提供有效地保障。

3.3 采收加工方式等的優(yōu)化俗語“三月茵陳四月蒿，五月茵陳當(dāng)柴燒”正說明了中藥材的采收時(shí)間對藥材質(zhì)量的重要性，部分藥材在不同時(shí)期有效成分的累積量有明顯差異。且中藥材在生產(chǎn)加工的過程中，一些藥材品種因遇到陰雨天氣發(fā)霉腐爛或變質(zhì)，常采用熏硫方式對采收后的中藥材進(jìn)行干燥，便于保存，該方法近年來已被廣泛使用，但過度使用熏硫方法會(huì)造成藥物有效成分的改變以及二氧化硫超標(biāo)。針對適宜采收期不明確或加工方式來源不確定的藥材，可以使用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行檢測，從而對采收加工方式進(jìn)行優(yōu)化。

3.4 中藥材道地性研究道地藥材多指特定區(qū)域所產(chǎn)的歷史悠久、品質(zhì)佳、療效好的藥材。在中藥材市場上以次充好、以其他產(chǎn)地充抵道地產(chǎn)區(qū)的現(xiàn)象常有發(fā)生，針對這一現(xiàn)象可以通過高光譜成像技術(shù)對藥材的產(chǎn)地進(jìn)行鑒別，也可以在無損的條件下，對道地中藥材進(jìn)行基原品種、品質(zhì)等多個(gè)方面的綜合研究，甚至可以對于道地藥材產(chǎn)區(qū)的土壤與地質(zhì)情況進(jìn)行探索，以期對于中藥材種植進(jìn)行指導(dǎo)。