析的流程图；
[0040] 图5A是本发明的装置的一个实施例的示意图，其中与NIR光谱仪进行无线通信的 便携装置被用于分析由该NIR光谱仪所获取的NIR光谱；
[0041] 图5B是本发明的装置的另一实施例的示意图，其中该便携装置被用于将已测量 的NIR光谱转送到远程服务器，以执行多变量分析；
[0042] 图6 - 8是在本发明的实验验证中使用的配对以进行彼此区别的海产品的彩色照 片，其包括：羊鱼（red mullet) /鲻鱼（mullet)对（图6);冬鳕鱼/鳕鱼（皮和肉，图7); 以及鲑鱼/鲑鳟鱼（皮和肉，图8);
[0043] 图9是该装置的模型的彩色照片，图中正在测量鲑鳟鱼样本的NIR光谱；
[0044] 图IOA和IOB分别是在实验验证中使用的较高质量的海产品和较低质量的海产品 的数据采集与分析的流程图；
[0045] 图11，14和17分别是羊鱼/觸鱼对，冬鳕鱼/鳕鱼对以及鲑鱼/鲑鳟鱼对的所测 量的漫反射光谱；
[0046] 图12,15和18分别是羊鱼/鲻鱼对，冬鳕鱼/鳕鱼对以及鲑鱼/鲑鳟鱼对的主成 分分析（PCA)模型的三维评分图；以及
[0047] 图13A，B ;16A，B ;及19A，B分别是羊鱼/鲻鱼对，冬鳕鱼/鳕鱼对以及鲑鱼/鲑 鳟鱼对的软独立建模分类法（S頂CA)分析的Coomans图。
【具体实施方式】
[0048] 虽然结合各种实施例和示例对本文进行了描述，但并不意味着本发明受限于上述 实施例。相反，本领域技术人员可以理解，本教导包括各种替代和等同方案。
[0049] 如图1所示，用于海产品样本11的现场鉴定的装置10包括便携式NIR光谱仪12， 其用于获取海产品样本11的NIR漫反射光谱13 (信号功率P与波长λ的关系）。分析器 14被可操作地耦合到（例如通过线缆15)光谱仪12。分析器14被配置为执行海产品样本 11的反射光谱13的多变量分析，以确定至少一个与反射光谱13对应的特征参数。分析器 14被配置为将至少一个参数与海产品样本11的品类相对应的阈值进行比对，用于确定海 产品样本11的品类。该品类可在分析器14的显示器16上显示。上述至少一个参数可包 括两个或多个参数。该两个参数可以在被称为Coomans图的XY坐标图上以点状图形表示。 在Coomans图上的点的位置指示所获取的反射光谱13对应的海产品品类。多变量回归/ 模式识别分析和Coomans图将在下文中详述。首先考虑NIR光谱仪12的构造。
[0050] 参考图2, NIR光谱仪12包括主体23,用以照明海产品样本11的白炽灯24,用以 引导漫反射光36的锥形光管（TLP) 25,用以将反射光36分离成单独的波长的横向可变滤光 器（LVF)31，以及用以检测单独波长的光功率级别的光电探测器阵列37。该光电探测器阵 列37在CMOS处理芯片37A中形成，并且通过透光粘合剂38被耦合到LVF31。提供电子板 37B，以支持并控制CMOS处理芯片37A。提供可选的按钮21，以启动光谱采集。光电探测器 阵列37与TLP25的纵轴LA垂直。
[0051] 在操作中，白炽灯24照射海产品样本11。TLP 25收集漫反射光36,并将其导向 LVF31。LVF 31将漫反射光36分离成单独波长，该单独波长由光电探测器阵列31检测到。 可以通过按压按钮21开始测量周期，或者通过来自分析器14的外部命令来开始。
[0052] NIR光谱仪的小巧尺寸通过其光检测子组件29的结构而实现。参考图3A，光检测 子组件29在XZ平面示出。在图3A中，光检测子组件29被翻转180度，如图2和3A右侧 的Z轴方向所示。在图3A所示的优选实施例中，透光粘合剂38直接将光电探测器阵列37 耦合到LVF 31上。该透光粘合剂38需要是：非导电的或本质上是电介质；机械中性的，达 到良好的粘合强度同时对探测器阵列37存在诱导应力或破坏力；光学可兼容地传送所需 的光谱内容；去除在空气与玻璃界面产生的反射；并且具有合理的热膨胀系数，以在固化 和热循环期间，将对探测器像素52的应力降至最小。不透明环氧树脂22将LVF 31封装， 这有助于除去杂散光并且防止LVF 31受潮。可选择在LVF 31的顶部放置玻璃窗，作为附 加的环保之用。
[0053] 参考图3B和3C，示出了 LVF 31的操作状态。LVF 31在YZ平面示出，其中波长被 分散。该LVF 31包括楔形垫片32,其夹在楔形的二向色镜33中间，以形成法布里一珀罗 干涉仪，其中二向色镜33之间的横向间隔是可变的。光透射滤光片31的楔形使得其透射 波长是横向可变的，如分别指向透射光谱35 (图3C，在光透射滤光片31的下面被显示）的 单独的透射峰值35A、35B和35C的箭头34A、34B和34C所示。在操作中，从海产品样本11 上反射的多色光36照射到变光滤光片31，该滤光片将多色光36分离成单独的光谱成分，以 箭头43A - 34C示出。NIR光谱仪12的波长范围优选在700nm和2500nm之间，更优选在 950nm 和 1950nm 之间。
[0054] 使用LVF 31和TLP 25使得NIR光谱仪12的尺寸明显缩小。NIR光谱仪12无需 任何用于进行波长扫描的移动的部件。NIR光谱仪12的小重量（通常小于100g)允许将其 直接放置于海产品样本11之上。体积小重量轻也使得NIR光谱仪12便于携带，比如放在 食品检查人员的口袋里。NIR光谱仪12的尺寸在图3D中示出，其可以很容易地用手拿住， 而按钮21的定位也方便拇指操作。
[0055] NIR光谱仪12当然也可以有很多变体。例如，白炽灯24可以用宽带发光二极管或 LED灯来替换。TLP 25可以用其他光学元件代替，诸如光纤板或全息光束整形器。LVF31可 以用其他适合的波长选择元件代替，诸如微型衍射光栅、二向色镜阵列、MEMS(微电子机械 系统）装置等。
[0056] 参照图4A，再进一步参照图1，用于海产品样本11的现场鉴定的方法40包括步骤 41，即如上文所述提供便携式NIR光谱仪12。在步骤42中，使用NIR光谱仪12获取海产品 样本11的反射光谱13。在步骤43中，执行海产品样本11的反射光谱13的多变量模式识 别分析，通过将该反射光谱与不同的海产品品类对应的已知品类光谱库比对，以确定具有 最相似光谱模式的匹配光谱。最后，在步骤44中，基于上述步骤43中确定的具有最相似光 谱模式的匹配光谱来识别海产品样本11。
[0057] 本文中，术语"匹配光谱"并非代表精确匹配，而是指，与已测的反射光谱13比较 时，光谱库中具有与其最相似光谱模式的品类光谱。因此，"匹配"不必精准，最接近的匹配 即可。上述匹配的接近度可以基于所采用的特定匹配评估方法进行计算。
[0058] 本发明执行多变量模式识别分析43,以从反射光谱13中提取海产品品类信息。由 于特征分子键的振动频率的大量泛频的存在，反射光谱13可以非常复杂，因而单独光谱峰 值无法被视觉识别。根据本发明，多变量模式识别分析43,也叫做"化学计量学分析"，被用 来进行海产品样本11的品类识别或鉴定。
[0059] 优选地，测量步骤42包括在海产品样本11上的不同位置进行重复性光谱测量，并 且计算重复测量的平均值，以便减少所获取的反射光谱对于海产品样本11的质地的相关 性。反射光谱13的广义多元散射校正（EMSC)可以用于减少所获取的反射光谱13对于海 产品样本11的散射特性的相关性。
[0060] 反射光谱13也可以使用其他已知的统计方法进行预处理，例如在进行多变量模 式识别分析步骤43之前，可以计算反射光谱13的标准正态变量（SNV)。反射光谱13中的 光谱特征的斜率和/或拐点可以通过对反射光谱13执行Savitzky-Golay (卷积平滑）滤 波，并且在多变量模式识别分析步骤43中计算反射光谱13的第一和/或第二导数来解释。 其他统计方法，诸如反射光谱13的抽样方面正态化和/或通道方面自动调节比例，可以用 于更方便地执行多变量模式识别分析步骤43,以及提供更为稳定的结果。
[0061] 多变量模式识别分析43通常分为两个阶段进行。举例说明，参考图4B，并进一步 参考图1，首先执行PCA步骤45,为需要鉴别的每个海产品品种限定校准模型。在测量海产 品样本11之前，可以在装置10的校准阶段先进行PCA步骤45。在第二步骤46中，对已采 集的反射光谱13与不同的海产品品类的校准模型之间的类似性进行分析。在所示实施例 中，采用了软独立建模分类法（SHCA)。作为该SHCA步骤46的结果，两个参数被确定。该 两个参数在XY坐标图（Coomans图）上标出，其不同区域对应不同的海产品品类。在某些 情况下，仅需要一个参数，该参数可以与PCA步骤45中确定的阈值相比较，用以鉴定海产品 样本11。也可以采用其他多变量模式识别分析方法。这些方法的示例在下文"实验验证" 部分论述。
[0062] 由于添加了计算机化移动通信设备诸如智能手机，因而有利的是可以使用移动通 信设备来执行多变量模式识别分析步骤43 (图4A和4B)。参考图5A，并进一步参考图1和 4A，用于海产品样本11的现场鉴定的装置50A与图1中的装置10类似。区别在于，图5A 的装置50A中配置有移动通信设备54,以执行图4A中的方法40的多变量分析步骤43及 识别步骤44。为达此目的，该移动通信设备54可包括非暂时性存储介质58,其中具有编码 的、与不同海产品品类相对应的已知品类光谱库，和/或计算机指令，所述计算机指令用于 执行多变量模式识别/数据整理分析步骤43。移动通信设备54可以经由无线链接59,诸 如蓝牙，或者有线的、诸如USB接口耦合到NIR光谱仪12,用于将已获取的反射光谱13传送 到移动通信设备54。
[0063] 参考图5B，并进一步参考图4A和5A，用于海产品样本现场鉴定的装置50B与图5A 中的装置50A类似。图5B的装置50B包括远程服务器57,其经由RF通信链接56到达与互 联网52连接的基站55,实现与移动通信设备54之间的通信。在操作中，反射光谱13从移