在化工材料、復(fù)合材料以及先進(jìn)制造領(lǐng)域，物料混合均勻性直接影響最終產(chǎn)品性能和使用可靠性。

以HMX基炸&藥材料為例，其生產(chǎn)過程中不同組分的混合狀態(tài)對(duì)于材料性能具有重要影響。如果混合不充分，可能導(dǎo)致局部區(qū)域成分分布不均，從而影響整體性能評(píng)價(jià)。

然而，傳統(tǒng)檢測(cè)方法在復(fù)雜材料分析過程中存在一定局限：

1. 單點(diǎn)檢測(cè)難以反映整體狀態(tài)

傳統(tǒng)光譜分析通常只能獲取某一個(gè)位置的光譜信息，無法全面體現(xiàn)樣品不同區(qū)域之間的差異。而復(fù)雜材料往往存在空間分布不均的問題，僅依靠單點(diǎn)數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)整體狀態(tài)。

2. 人工判斷效率有限

部分材料狀態(tài)分析依賴實(shí)驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)，通過外觀、顏色或少量檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行判斷，容易受到主觀因素影響，難以滿足快速、批量化檢測(cè)需求。

3. 多維信息利用不足

傳統(tǒng)成像技術(shù)能夠觀察樣品表面形態(tài)，但缺少物質(zhì)成分信息；傳統(tǒng)光譜技術(shù)能夠反映材料成分差異，卻缺乏空間定位能力。

高光譜成像技術(shù)將二維空間信息與連續(xù)光譜信息結(jié)合，使每一個(gè)像素點(diǎn)均對(duì)應(yīng)完整光譜曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料“空間分布+光譜特征"的同步獲取，為復(fù)雜物料狀態(tài)分析提供更加全面的數(shù)據(jù)支撐。

研究采用900~1700nm近紅外高光譜成像技術(shù)采集HMX基炸&藥物料樣本數(shù)據(jù)，通過高光譜設(shè)備獲取不同區(qū)域的光譜響應(yīng)信息，構(gòu)建包含均勻狀態(tài)與非均勻狀態(tài)樣本的數(shù)據(jù)集。

不同模型的訓(xùn)練與驗(yàn)證損失曲線

相比傳統(tǒng)檢測(cè)方式，該方法能夠同時(shí)保留：

• 樣品空間結(jié)構(gòu)信息；

• 不同區(qū)域光譜差異；

• 材料內(nèi)部隱藏特征。

隨后，研究團(tuán)隊(duì)利用深度學(xué)習(xí)模型對(duì)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行特征學(xué)習(xí)，提出了一種融合多尺度卷積結(jié)構(gòu)與通道注意力機(jī)制的一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）模型。

該模型能夠自動(dòng)提取高光譜數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵特征，無需依賴復(fù)雜的數(shù)據(jù)預(yù)處理流程，也無需提前篩選特征波長，有效降低了人工分析過程中的不確定性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

• 測(cè)試集分類準(zhǔn)確率達(dá)到 0.891；

• F1分?jǐn)?shù)達(dá)到 0.823；

• 對(duì)均勻樣本識(shí)別召回率達(dá)到 0.97；

• 對(duì)非均勻樣本識(shí)別召回率達(dá)到 0.82。

研究證明，高光譜成像結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法能夠有效區(qū)分復(fù)雜物料狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)人工檢測(cè)向智能化識(shí)別的轉(zhuǎn)變。

針對(duì)科研院所及企業(yè)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室需求，奧譜天成ATH8100高光譜成像系統(tǒng)提供高質(zhì)量、高穩(wěn)定性的光譜數(shù)據(jù)采集能力。

ATH8100核心優(yōu)勢(shì)：

圖譜融合：精準(zhǔn)獲取材料空間差異

不同于傳統(tǒng)光譜儀只能獲取單點(diǎn)信息，ATH8100能夠同時(shí)獲取二維圖像信息和每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)材料空間分布可視化分析。

高光譜分辨能力：捕獲細(xì)微光譜特征

覆蓋多個(gè)光譜波段，可針對(duì)不同材料的特征吸收峰進(jìn)行分析，為成分識(shí)別、分類檢測(cè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

開放算法生態(tài)：支持科研創(chuàng)新

支持原始數(shù)據(jù)輸出，可結(jié)合Python、MATLAB、ENVI等平臺(tái)進(jìn)行算法開發(fā)，滿足機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)及模型訓(xùn)練需求。

多領(lǐng)域應(yīng)用：拓展科研邊界

廣泛適用于：

• 新材料性能分析

• 化工產(chǎn)品檢測(cè)

• 食品品質(zhì)評(píng)價(jià)

• 生物醫(yī)學(xué)研究

• 農(nóng)業(yè)無損檢測(cè)

• 礦物識(shí)別分析

  從數(shù)據(jù)采集到智能決策高光譜助推科研創(chuàng)新

隨著人工智能算法與高光譜技術(shù)不斷融合，未來實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)將從“人工分析"逐漸邁向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)"。

奧譜天成ATH8100不僅是一套高性能成像設(shè)備，更是連接光譜數(shù)據(jù)采集、算法開發(fā)和智能分析的重要科研平臺(tái)。

奧譜天成ATH8100，讓復(fù)雜材料檢測(cè)從“看見差異"走向“理解差異"。