顯微多模態融合光譜檢測系統的制作方法

本發明涉及一種顯微多模態融合光譜檢測系統，屬于光學檢測技術領域。

背景技術：

光譜分析技術因具有速度快、效率高、成本低、重現性好、不破壞樣品和無污染等優點，已廣泛應用于食品、農業、醫藥和化工等多個領域。光譜分析技術已成為一種快速、無損的現代分析技術。利用物質的發射光譜、吸收光譜或散射光譜特征對物質進行定性或定量分析。分子光譜中，近紅外光譜探測的是電偶極矩變化引起的振動，拉曼光譜探測的是分子極化引起的振動，而熒光光譜反映了具有長共軛結構的分子信息，可見不同模態下的光譜信息各具特色。

單一的檢測手段往往不能全面地獲取信息，只能描述其中的一個方面，這種側重點不同帶來的局限性必然影響到檢測結果的精度和穩定性。為了提高檢測精度、準確性、穩定性的要求，把多種技術手段進行綜合考慮，把多種技術的檢測信息進行分析、融合和平衡，同時引入非線性科學的新概念、新方法和新的數據分析處理技術應用到信息融合和識別模式的建立上。

國內外文獻檢索表明，在多傳感器信息融合方面，公開號cn101551341“基于圖像與光譜信息融合的肉品在線無損檢測方法與裝置”、cn101718682a“基于多信息融合的禽蛋新鮮度在線檢測方法及裝置、cn103278609a“一種基于多源感知信息融合的肉品新鮮度檢測方法”、cn103472197a“一種食品智能化仿生評價中的跨感知信息交互感應融合方法”等發明專利，融合利用不同量綱、量級的傳感器信息，但不同傳感器信息獲取位置很難保證一致，將直接影響檢測的精度；公開號cn102818777a“一種基于光譜和顏色測量的水果成熟度評價方法”、cn103163083a“一種生鮮肉類多參數檢測的雙波段光譜融合方法及系統”等發明專利利用同一位置獲取的同類信號，進行綜合分析處理以提高檢測精度。

信息融合技術使多種傳感技術一體化，既發揮各自優勢，又做到信息互補。在多個檢測領域，特別是檢測精度要求高和檢測限比較低的情況下，多源傳感信息融合技術展示了無與倫比的優勢。但信息融合技術存在兩方面的瓶頸問題，一是信息的同源獲取，要求不同的傳感器獲取的是樣本同一區域或位置的信息，保證信息獲取的同源性，也是信息融合的數據基石；二是信息的互補性，要求不同傳感信息分別反映待測對象相同領域的不同屬性或特征，能實現信息間的相互補償。如果能夠實現近紅外光譜、拉曼光譜、熒光光譜等多種模態分子光譜信息的精細化同源獲取，在檢測能力和精度方面必有質的飛躍。對此，本發明提供了一種顯微多模態融合光譜檢測系統。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種顯微多模態融合光譜檢測系統，解決多模態光譜信息精細化同源獲取問題，實現不同分子光譜信息的同源匹配，進而選取不同模態下最有價值的光譜信息進行融合，建立精度高穩定性好的檢測模型，提高檢測的準確度和靈敏度。

為實現上述目的，本發明提供一種顯微多模態融合光譜檢測系統，所述系統包括拉曼光譜模塊、熒光光譜模塊、近紅外光譜模塊、光學顯微模塊、光學調控模塊、計算機和采集控制軟件；采用多光路同軸化設計，通過光學調制模塊，對各光譜模塊中光源發出光進行光路調制和通道閉合，光經光學顯微模塊的主光路傳輸到待測點后以漫反射或透射傳輸回光學調制模塊，依次傳輸到各光譜獲取模塊得到待測對象的光譜，實現在顯微尺度下同區位獲取待測對象的多種模態的光譜，保證多模態光譜信息獲取的精細化和同源性。

所述拉曼光譜模塊用于獲取待測對象的顯微拉曼光譜；所述拉曼光譜模塊包括激光器、擴束器、準直鏡一、激光線濾光片、反射鏡一、二色鏡一、聚焦鏡一、光纖耦合器一和拉曼光譜儀；激光器發出的光經擴束器擴束后再通過準直鏡一變為平行光束，經激光線濾光片濾出雜散光，經反射鏡一將光反射到二色鏡一，再經二色鏡一和半反半透鏡二反射，通過物鏡傳輸到樣本表面，樣本漫反射光通過物鏡到半反半透鏡二后，一部分光透過傳到相機，一部分光反射到二色鏡一，經聚焦鏡一進入光纖耦合器一，最后通過拉曼光譜儀獲得顯微拉曼光譜。

所述熒光光譜模塊用于獲取待測對象的顯微熒光光譜；所述熒光光譜模塊包括紫外燈、準直鏡二、反射鏡二、二色鏡二、長波通濾光片、聚焦鏡二、光纖耦合器二和熒光光譜儀；紫外燈發出的光經準直鏡二變為平行光束，經反射鏡二反射到二色鏡二上，再經二色鏡二和半反半透鏡三反射，通過物鏡傳輸到樣本表面，樣本漫反射光通過物鏡到半反半透鏡三后，一部分光透過傳到相機，一部分光反射到二色鏡二，經長波通濾光片消除激發光和雜散光，然后經聚焦鏡二進入光纖耦合器二，最后通過熒光光譜儀獲得顯微熒光光譜。

所述近紅外光譜模塊用于獲取待測對象的顯微近紅外光譜；所述近紅外光譜模塊包括鹵鎢燈、準直鏡三、半反半透鏡一、聚焦鏡三、光纖耦合器三和近紅外光譜儀；鹵鎢燈發出的光經準直鏡三準直后傳輸到光學顯微模塊的主光軸中，經半反半透鏡四后通過物鏡傳輸到樣本表面，樣本漫反射光通過物鏡、半反半透鏡四，經半反半透鏡五后，一部分光傳入相機，用于采集圖像，一部分經反射后通過半反半透鏡一分成兩路，一部分經聚焦鏡三進入光纖耦合器三，最后通過近紅外光譜儀獲得顯微近紅外光譜；另一路經反射鏡三傳到目鏡，采集光譜前通過目鏡確定采樣點。所述光學顯微模塊與拉曼光譜模塊、熒光光譜模塊、近紅外光譜模塊有機連接，通過光路傳輸和控制，用于獲取待測對象顯微尺度下的光譜信息；所述光學顯微模塊包括精密三維移動平臺、光箱、物鏡、半反半透鏡二、半反半透鏡三、半反半透鏡四、半反半透鏡五、聚焦鏡四、相機、反射鏡三和目鏡；所述精密三維移動平臺用于精密調節樣本的待測區域和位置，置于光箱內；所述光箱用于屏蔽外界雜散光進入所述顯微多模態融合光譜檢測系統；所述相機用于采集樣本圖像；在樣本采集位置調節時，通過目鏡觀察采集的樣本區域的形態位置特征，確定最佳的光譜采集點。

光學顯微模塊中光學元器件物鏡、半反半透鏡二、半反半透鏡三、半反半透鏡四、半反半透鏡五的中心線為主光軸；光譜獲取模塊（拉曼光譜模塊、熒光光譜模塊和近紅外光譜模塊）是發出主動光源和接受樣本返回的光信號，光譜獲取模塊中的光要進入光學顯微主光軸實現光傳輸。

所述光學調控模塊，用于光路調制和光學器件控制；通過所述光學調控模塊，對所述各光譜模塊中發光源發出光進行光路調制和通道閉合，光傳輸到待測點后經漫反射或透射傳輸回光學顯微模塊的主光軸中，接著通過光學調控模塊進行光路調制和通道閉合，分別傳輸到各光譜獲取模塊得到待測對象的顯微光譜；所述光學調控模塊按照采集控制軟件中設定的參數，通過通訊線傳遞指令控制通過半反半透鏡的光通道閉合，具體控制嵌入半反半透鏡的快門執行通道閉合；光譜測量參數預設置通過軟件自動進行光路調制和通道閉合，自動實現高質量的同源光譜信息獲取。

所述計算機通過數據線連接拉曼光譜模塊中的拉曼光譜儀、熒光光譜模塊中的熒光光譜儀、近紅外光譜模塊中的近紅外光譜儀，通過通訊線分別連接光學顯微模塊中的相機和光學調控模塊。

所述采集控制軟件安裝于計算機中，用于系統參數設置、與所述前面5個模塊信息交互、光譜數據采集顯示與分析處理。

作為本發明的一種優選技術方案，所述激光器同時配備三個發射源的拉曼激發光源，波長分別為532nm、785nm和1064nm，覆蓋了從可見光到近紅外光譜，根據拉曼光譜參數設置自動切換激光波長。

作為本發明的一種優選技術方案，所述拉曼光譜儀采用高衍射效率的全息衍射光柵作為色散元件，經過透射鏡組提高微光檢測能力，采用超高靈敏度的背照式ccd/ingaas探測器陣列作為探測元件，從而能夠高速、并行和連續的顯微拉曼光譜測量。

作為本發明的一種優選技術方案，所述紫外燈選用激發波長為365nm，配置400nm長波通濾光片，避免激發光和雜散光進入熒光光譜儀；優選地熒光光譜儀采用了低噪音的電子器件與18位a/d轉換器，選用背照薄型ccd陣列，并進行半導體制冷，獲得高的信噪比，提高熒光檢測的靈敏度，使熒光檢測的檢出限更低，提高檢測的范圍和能力。

作為本發明的一種優選技術方案，所述光學顯微模塊的主光軸中的半反半透鏡（包括半反半透鏡二、半反半透鏡三、半反半透鏡四、半反半透鏡五）嵌入于光通道閉合基片上，通過控制器控制快門執行單元執行基片閉合；所述閉合基片共有兩種狀態，一是與光學顯微模塊的主光軸平行，同時與光譜獲取模塊主光軸垂直，即0位，這時光可以全部通過，二是與光學顯微模塊的主光軸平行和光譜獲取模塊主光軸呈45°，即1位，這時所述半反半透鏡處于工作位。所述閉合基片是中間開孔的活動部件，用于裝配所述半反半透鏡，并與快門執行單元組合實現基片狀態調整。所述的快門執行單元為機械快門、電子快門、組合偏振調制器件或空間光調制器件。

作為本發明的一種優選技術方案，所述光學調控模塊通過以下步驟實現顯微多模態光譜信息的獲取：

s1.所述顯微多模態融合光譜檢測系統進行設備初始化，然后設置光譜采集參數，如光源模式、積分時間、光譜分辨率，從目鏡觀察調整精密三維移動平臺至合適樣本采集位置；

s2.采集拉曼光譜時，通過光學調控模塊中的控制器自動控制半反半透鏡二處于1位、半反半透鏡三處于0位、半反半透鏡四處于0位、半反半透鏡五處于1位、半反半透鏡一處于1位，半反半透鏡三和半反半透鏡四分別封閉熒光光譜模塊和近紅外光譜模塊的光輸出通道，避免雜光干擾和光傳輸過程的吸收衰減；

s3.采集熒光光譜時，通過光學調控模塊中的控制器自動控制半反半透鏡二處于0位、半反半透鏡三處于1位、半反半透鏡四處于0位、半反半透鏡五處于1位、半反半透鏡一處于1位，半反半透鏡二和半反半透鏡四分別封閉拉曼光譜模塊和近紅外光譜模塊的光輸出通道，避免雜光干擾和光傳輸過程的吸收衰減；

s4.采集近紅外光譜時，通過光學調控模塊中的控制器自動控制半反半透鏡二處于0位、半反半透鏡三處于0位、半反半透鏡四處于1位、半反半透鏡五處于1位、半反半透鏡一處于0位，半反半透鏡二和半反半透鏡三分別封閉拉曼光譜模塊和熒光光譜模塊的光輸出通道，避免雜光干擾和光傳輸過程的吸收衰減；

s5.通過參數設定，光學調控模塊自動控制依次獲取顯微拉曼光譜、顯微熒光光譜和顯微近紅外光譜，并將傳入相機采集到的圖像，分別通過數據線傳輸到計算機用于后續處理。

作為本發明的一種優選技術方案，所述采集控制軟件采用visualstudio編程實現，通過調用各光譜儀供應商提供的軟件開發工具包，實現與各光譜儀的信息交互；所述采集控制軟件集成了光學調控模塊和光源開關的各項控制指令；所述采集控制軟件的顯示界面可以實時顯示采集的光譜圖，內置視窗選擇、光譜基線校正、光譜預處理、聚類分析、模式識別和校正模型建立等功能；所述采集控制軟件開發環境為電腦系統windows7旗艦版（32位）、visualstudio2010旗艦版，開發的所述采集控制軟件的可執行文件，所述可執行文件可以安裝在符合最低配置的電腦或工控機，具有較好的可移植性和兼容性。

本發明的有益效果是：

相比于現有技術，本發明提出一種顯微多模態融合光譜檢測系統，通過光學調控模塊，將拉曼光譜、熒光光譜和近紅外光譜與顯微裝置有機結合，實現多種模態下顯微光譜的同源獲取，解決了多光譜信息融合技術的信息同源獲取和信息匹配及互補兩大瓶頸問題，保證多模態光譜信息獲取的精細化和同源性，在檢測能力和精度方面有質的飛躍；本發明克服單一光譜檢測技術獲取信息不全面導致檢測精度不高的問題，克服多源光譜融合技術采集區域不匹配的問題，從分子光譜獲取機制上實現信息互補。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出了顯微多模態融合光譜檢測系統結構示意圖；圖中1為拉曼光譜模塊、2為熒光光譜模塊、3為近紅外光譜模塊、4為光學顯微模塊、5為光學調控模塊、6為計算機和7為采集控制軟件。

圖2示出了顯微多模態融合光譜檢測系統光傳輸過程示意圖；圖中拉曼光譜模塊包括激光器（101）、擴束器（102）、準直鏡一（103）、激光線濾光片（104）、反射鏡一（105）、二色鏡一（106）、聚焦鏡一（107）、光纖耦合器一（108）和拉曼光譜儀（109）；熒光光譜模塊包括紫外燈（201）、準直鏡二（202）、反射鏡二（203）、二色鏡二（204）、長波通濾光片（205）、聚焦鏡二（206）、光纖耦合器二（207）和熒光光譜儀（208）；近紅外光譜模塊包括鹵鎢燈（301）、準直鏡三（302）、半反半透鏡一（303）、聚焦鏡三（304）、光纖耦合器三（305）和近紅外光譜儀（306）；光學顯微模塊包括精密三維移動平臺（401）、光箱（402）、物鏡（501）、半反半透鏡二（502）、半反半透鏡三（503）、半反半透鏡四（504）、半反半透鏡五（505）、聚焦鏡四(506)、相機（507）、反射鏡三（508）和目鏡（509）。

圖3示出了顯微多模態融合光譜檢測模型建立過程示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

下面結合說明書附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

實施例1：

如圖1和圖2所示，本發明設計了一種顯微多模態融合光譜檢測系統，所述系統包括拉曼光譜模塊1、熒光光譜模塊2、近紅外光譜模塊3、光學顯微模塊4、光學調控模塊5、計算機6和采集控制軟件7；采用多光路同軸化設計，通過光學調制模塊，對各光譜模塊中光源發出光進行光路調制和通道閉合，光經光學顯微模塊的主光路傳輸到待測點后以漫反射或透射傳輸回光學調制模塊，依次傳輸到各光譜獲取模塊得到待測對象的光譜，實現在顯微尺度下同區位獲取待測對象的多種模態的光譜，保證多模態光譜信息獲取的精細化和同源性。

所述拉曼光譜模塊1用于獲取待測對象的顯微拉曼光譜；所述拉曼光譜模塊1包括激光器101、擴束器102、準直鏡一103、激光線濾光片104、反射鏡一105、二色鏡一106、聚焦鏡一107、光纖耦合器一108和拉曼光譜儀109；激光器101發出的光經擴束器102擴束后再通過準直鏡一103變為平行光束，經激光線濾光片104濾出雜散光，經反射鏡一105將光反射到二色鏡一，再經二色鏡一106和半反半透鏡二502反射，通過物鏡501傳輸到樣本表面，樣本漫反射光通過物鏡501到半反半透鏡二502后，一部分光透過傳到相機507，一部分光反射到二色鏡一106，經聚焦鏡一107進入光纖耦合器一108，最后通過拉曼光譜儀109獲得顯微拉曼光譜。

所述熒光光譜模塊2用于獲取待測對象的顯微熒光光譜；所述熒光光譜模塊1包括紫外燈201、準直鏡二202、反射鏡二203、二色鏡二204、長波通濾光片205、聚焦鏡二206、光纖耦合器二207和熒光光譜儀208；紫外燈201發出的光經準直鏡二202變為平行光束，經反射鏡二203反射到二色鏡二上，再經二色鏡二204和半反半透鏡三503反射，通過物鏡501傳輸到樣本表面，樣本漫反射光通過物鏡501到半反半透鏡三503后，一部分光透過傳到相機507，一部分光反射到二色鏡二204，經長波通濾光片205消除激發光和雜散光，然后經聚焦鏡二206進入光纖耦合器二207，最后通過熒光光譜儀208獲得顯微熒光光譜。

所述近紅外光譜模塊3用于獲取待測對象的顯微近紅外光譜；所述近紅外光譜模塊3包括鹵鎢燈301、準直鏡三302、半反半透鏡一303、聚焦鏡三304、光纖耦合器三305和近紅外光譜儀306；鹵鎢燈301發出的光經準直鏡三302準直后傳輸到光學顯微模塊4的主光軸中，經半反半透鏡四504后通過物鏡501傳輸到樣本表面，樣本漫反射光通過物鏡501、半反半透鏡四504，經半反半透鏡五505后，一部分光傳入相機，用于采集圖像，一部分經反射后通過半反半透鏡一303分成兩路，一部分經聚焦鏡三304進入光纖耦合器三305，最后通過近紅外光譜儀306獲得顯微近紅外光譜；另一路經反射鏡三508傳到目鏡，采集光譜前通過目鏡確定采樣點。

所述光學顯微模塊4與拉曼光譜模塊1、熒光光譜模塊2、近紅外光譜模塊3有機連接，通過光路傳輸和控制，用于獲取待測對象顯微尺度下的光譜信息；所述光學顯微模塊4包括精密三維移動平臺401、光箱402、物鏡501、半反半透鏡二502、半反半透鏡三503、半反半透鏡四504、半反半透鏡五505、聚焦鏡四506、相機507、反射鏡三508和目鏡509；所述精密三維移動平臺401用于精密調節樣本的待測區域和位置，置于光箱內；所述光箱402用于屏蔽外界雜散光進入所述顯微多模態融合光譜檢測系統；所述相機507用于采集樣本圖像；在樣本采集位置調節時，通過目鏡509觀察采集的樣本區域的形態位置特征，確定最佳的光譜采集點。

光學顯微模塊4中光學元器件物鏡501、半反半透鏡二502、半反半透鏡三503、半反半透鏡四504、半反半透鏡五505的中心線為主光軸；光譜獲取模塊（拉曼光譜模塊1、熒光光譜模塊2和近紅外光譜模塊3）是發出主動光源和接受樣本返回的光信號，光譜獲取模塊中的光要進入光學顯微主光路實現光傳輸。

所述光學調控模塊5，用于光路調制和光學器件控制；通過所述光學調控模塊5，對所述各光譜模塊中發光源發出光進行光路調制和通道閉合，光傳輸到待測點后經漫反射或透射傳輸回光學顯微模塊4的主光軸中，接著通過光學調控模塊進行光路調制和通道閉合，分別傳輸到各光譜獲取模塊得到待測對象的顯微光譜；所述光學調控模塊5按照采集控制軟件7中設定的參數，通過通訊線傳遞指令至控制器控制嵌入半反半透鏡的快門執行通道閉合；光譜測量參數預設置通過軟件自動進行光路調制和通道閉合，自動實現高質量的同源光譜信息獲取。

所述計算機6通過數據線連接拉曼光譜模塊1中的拉曼光譜儀、熒光光譜模塊中的熒光光譜儀2、近紅外光譜模塊中的近紅外光譜儀3，通過通訊線分別連接光學顯微模塊4中的相機和光學調控模塊5。

所述采集控制軟件7安裝于計算機6中，用于系統參數設置、與所述前面5個模塊信息交互、光譜數據采集顯示與分析處理。

作為本發明的一種優選技術方案，所述激光器101同時配備三個發射源的拉曼激發光源，波長分別為532nm、785nm和1064nm，覆蓋了從可見光到近紅外光譜，根據拉曼光譜參數設置自動切換激光波長。

作為本發明的一種優選技術方案，所述拉曼光譜儀109采用高衍射效率的全息衍射光柵作為色散元件，經過透射鏡組提高微光檢測能力，采用超高靈敏度的背照式ccd/ingaas探測器陣列作為探測元件，從而能夠高速、并行和連續的顯微拉曼光譜測量；該實施例的拉曼光譜儀選用海洋光學qe65pro型拉曼光譜儀。

作為本發明的一種優選技術方案，所述紫外燈201選用激發波長為365nm，配置400nm長波通濾光片，避免激發光和雜散光進入熒光光譜儀；優選地熒光光譜儀208采用了低噪音的電子器件與18位a/d轉換器，選用背照薄型ccd陣列，并進行半導體制冷，獲得高的信噪比，提高熒光檢測的靈敏度，使熒光檢測的檢出限更低，提高檢測的范圍和能力；該實施例的熒光光譜儀選用海洋光學maya2000pro型熒光光譜儀。

作為本發明的一種優選技術方案，所述光學顯微模塊的主光軸中的半反半透鏡（包括半反半透鏡二502、半反半透鏡三503、半反半透鏡四504、半反半透鏡五505）嵌入于光通道閉合基片上，通過控制器控制快門執行單元執行基片閉合；所述閉合基片共有兩種狀態，一是與光學顯微模塊的主光軸平行，同時與光譜獲取模塊主光軸垂直，即0位，這時光可以全部通過，二是與光學顯微模塊的主光軸平行和光譜獲取模塊主光軸呈45°，即1位，這時所述半反半透鏡處于工作位。所述閉合基片是中間開孔的活動部件，用于裝配所述半反半透鏡，并與快門執行單元組合實現基片狀態調整。所述的快門執行單元為機械快門、電子快門、組合偏振調制器件或空間光調制器件。

作為本發明的一種優選技術方案，所述光學調控模塊5通過以下步驟實現顯微多模態光譜信息的獲取：

s1.所述顯微多模態融合光譜檢測系統進行設備初始化，然后設置光譜采集參數，如光源模式、積分時間、光譜分辨率，從目鏡觀察調整精密三維移動平臺至合適樣本采集位置；

s2.采集拉曼光譜時，通過光學調控模塊5中的控制器自動控制半反半透鏡二502處于1位、半反半透鏡三503處于0位、半反半透鏡四504處于0位、半反半透鏡五505處于1位、半反半透鏡一303處于1位，半反半透鏡三503和半反半透鏡四504分別封閉熒光光譜模塊和近紅外光譜模塊的光輸出通道，避免雜光干擾和光傳輸過程的吸收衰減；

s3.采集熒光光譜時，通過光學調控模塊5中的控制器自動控制半反半透鏡二502處于0位、半反半透鏡三503處于1位、半反半透鏡四504處于0位、半反半透鏡五505處于1位、半反半透鏡一303處于1位，半反半透鏡二502和半反半透鏡四504分別封閉拉曼光譜模塊和近紅外光譜模塊的光輸出通道，避免雜光干擾和光傳輸過程的吸收衰減；

s4.采集近紅外光譜時，通過光學調控模塊5中的控制器自動控制半反半透鏡二502處于0位、半反半透鏡三503處于0位、半反半透鏡四504處于1位、半反半透鏡五505處于1位、半反半透鏡一303處于0位，半反半透鏡二502和半反半透鏡三503分別封閉拉曼光譜模塊和熒光光譜模塊的光輸出通道，避免雜光干擾和光傳輸過程的吸收衰減；

s5.通過參數設定，光學調控模塊5自動控制依次獲取顯微拉曼光譜、顯微熒光光譜和顯微近紅外光譜，并將傳入相機507采集到的圖像，分別通過數據線傳輸到計算機6用于后續處理。

作為本發明的一種優選技術方案，所述采集控制軟件7采用visualstudio編程實現，通過調用各光譜儀供應商提供的軟件開發工具包，實現與各光譜儀的信息交互；所述采集控制軟件集成了光學調控模塊5和光源開關的各項控制指令；所述采集控制軟件的顯示界面可以實時顯示采集的光譜圖，內置視窗選擇、光譜基線校正、光譜預處理、聚類分析、模式識別和校正模型建立等功能；所述采集控制軟件開發環境為電腦系統windows7旗艦版（32位）、visualstudio2010旗艦版，開發的所述采集控制軟件的可執行文件，所述可執行文件可以安裝在符合最低配置的電腦或工控機，具有較好的可移植性和兼容性。

實施例2：

將實施例1所述顯微多模態融合光譜檢測系統實例應用于糧食安全的快速高靈敏檢測，具體以玉米中黃曲霉毒素b1為檢測指標，圖3示出了顯微多模態融合光譜檢測模型建立過程示意圖，實施步驟如下：

l1.收集代表性玉米樣本，并將樣本粉碎處理，按約4:3的比例將玉米樣本隨機劃分為校正集和驗證集，如收集樣本56份，劃分校正集樣本32份，驗證集24；

l2.采用本發明所述顯微多模態融合光譜檢測系統，軟件上設定采集流程，分別同源獲取同一樣本位置點的拉曼光譜、熒光光譜和近紅外光譜；

l3.對l2得到的拉曼光譜、熒光光譜和近紅外光譜選用主成分分析、獨立分量分析、小波分析中的一種或其組合方式分別進行光譜特征變量提取，以特征變量累計貢獻大于90%為變量篩選閾值，篩選的三種光譜的特征變量構成融合光譜特征變量矩陣；

l4.在玉米樣本采集多種模態的光譜后在同一位置取樣，采用標準方法測定其待測指標值，作為建立定標方程的參考值；這里玉米中黃曲霉毒素b1的測定參考gb5009.22-2016《食品安全國家標準食品中黃曲霉毒素b族和g族的測定》；

l5.對l3中得到的融合光譜特征變量矩陣，結合l4測定的玉米中黃曲霉毒素b1的參考值，利用主成分回歸、偏最小二乘法、人工神經網絡、支持向量機中一種或其組合方式建立玉米中黃曲霉毒素b1的檢測模型，用驗證集樣本進行模型性能驗證。

進一步地，為驗證所述顯微多模態融合光譜檢測系統相比于單一光譜檢測技術和異源光譜信息融合的有益效果，做兩方面的試驗驗證：

一方面，相比于單一光譜檢測技術，利用所述顯微多模態融合光譜檢測系統分別采集玉米樣本同一微區下三種光譜數據，分別建立單一光譜的檢測模型和多模態光譜融合檢測模型，模型結果如表1；相比單一光譜檢測結果，利用多模態融合光譜建立的檢測模型在檢測精度和靈敏度方面有顯著性提高，在食品安全微量成分檢測、日用化妝品有效成分檢測等方面具有實質性技術優勢。

表1.顯微多模態融合光譜與單一光譜檢測結果比較

另一方面，相比于異源光譜信息融合，利用所述顯微多模態融合光譜檢測系統，對同一玉米樣本在采集一種模態的光譜后水平向隨意調整采樣位置再獲取另一種模態的光譜，以此類推再獲取第三種模態的光譜，然后把所述整個樣本采用標準方法測定其待測指標值；因取樣點的隨機性，批量樣本多模態光譜采集采取三次平行的辦法，比較檢測效果，如表2所示；三次獲取不同采樣位置得到的光譜數據，建立的異源融合光譜檢測模型，因采樣的隨機性（即未保證同源性），同批次樣本檢測的結果重復性差，檢測結果明顯差于同源多模態光譜融合模型。

表2.顯微多模態融合光譜與異源多模態融合光譜檢測結果比較

由驗證結果可以發現，所述顯微多模態融合光譜檢測系統，解決了單一光譜技術獲取信息不全面和多光譜信息融合的信息不匹配問題，保證多模態光譜信息獲取的精細化和同源性，與現有技術相比，在檢測能力和精度方面本發明具有突出的實質性特點和顯著的進步。

雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是本領域技術人員可以在不脫離本發明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權利要求所限定的范圍之內。