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什么是高光譜成像技術(shù)?高光譜成像技術(shù)有何應(yīng)用?

發(fā)布時(shí)間:2023-04-13
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?什么是高光譜成像技術(shù)?高光譜成像技術(shù)是一種集中了光學(xué)、光電子學(xué)、電子學(xué)、信息處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù),是傳統(tǒng)的二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起的一門新興技術(shù)。本文對(duì)高光譜成像技術(shù)的系統(tǒng)組成及成像原理和應(yīng)用做了分析,感興趣的朋友不妨了解一下!

什么是高光譜成像技術(shù)?高光譜成像技術(shù)是一種集中了光學(xué)、光電子學(xué)、電子學(xué)、信息處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù),是傳統(tǒng)的二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起的一門新興技術(shù)。本文對(duì)高光譜成像技術(shù)的系統(tǒng)組成及成像原理和應(yīng)用做了分析,感興趣的朋友不妨了解一下!

高光譜成像儀

什么是高光譜成像技術(shù)?

高光譜成像技術(shù)是近二十年來發(fā)展起來的基于非常多窄波段的影像數(shù)據(jù)技術(shù),其最突出的應(yīng)用是遙感探測(cè)領(lǐng)域,并在越來越多的民用領(lǐng)域有著更大的應(yīng)用前景。它集中了光學(xué)、光電子學(xué)、電子學(xué)、信息處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù),是傳統(tǒng)的二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起的一門新興技術(shù)。

高光譜成像技術(shù)的定義是在多光譜成像的基礎(chǔ)上,在從紫外到近紅外(200-2500nm)的光譜范圍內(nèi),利用成像光譜儀,在光譜覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)十或數(shù)百條光譜波段對(duì)目標(biāo)物體連續(xù)成像。在獲得物體空間特征成像的同時(shí),也獲得了被測(cè)物體的光譜信息。

高光譜成像技術(shù)具有超多波段(上百個(gè)波段)、高的光譜分辨率(幾個(gè)nm)、波段窄(<10-2λ)、光譜范圍廣(200-2500nm)和圖譜合一等特點(diǎn)。優(yōu)勢(shì)在于采集到的圖像信息量豐富,識(shí)別度較高和數(shù)據(jù)描述模型多。由于物體的反射光譜具有“指紋”效應(yīng),不同物不同譜,同物一定同譜的原理來分辨不同的物質(zhì)信息。


高光譜成像技術(shù)系統(tǒng)組成:

高光譜成像技術(shù)的硬件組成主要包括光源、光譜相機(jī)(成像光譜儀+CCD)、裝備有圖像采集卡的計(jì)算機(jī)。光譜范圍覆蓋了200-400nm、400-1000nm、900-1700nm、1000-2500nm。

光譜相機(jī)的主要組成部分有:準(zhǔn)直鏡、光柵光譜儀、聚焦透鏡、面陣CCD。

高光譜成像儀的組成

高光譜成像技術(shù)成像原理:

高光譜成像儀的掃描過程:面陣CCD探測(cè)器在光學(xué)焦面的垂直方向上做橫向排列完成橫向掃描(X方向),橫向排列的平行光垂直入射到透射光柵上時(shí),形成光柵光譜。這是一列像元經(jīng)過高光譜成像儀在CCD上得到的數(shù)據(jù)。它的橫向是x方向上的像素點(diǎn),即掃描的一列像元;它的縱向是各像元所對(duì)應(yīng)的光

譜信息。同時(shí),在檢測(cè)系統(tǒng)輸送帶前進(jìn)的過程中,排列的探測(cè)器掃出一條帶狀軌跡從而完成縱向掃描(Y方向)。綜合橫縱掃描信息就可以得到樣品的三維高光譜圖像數(shù)據(jù)。

高光普成像軌跡圖

高光譜成像技術(shù)的應(yīng)用:

1.在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

(1)檢測(cè)水果的產(chǎn)量、破損和堅(jiān)實(shí)度等方面。

(2)食品安全檢測(cè),包括農(nóng)藥殘留,病蟲害分析,糖度、成分的測(cè)量。

(3)肉類畜產(chǎn)品的檢測(cè)方向主要包括皮膚腫瘤、表面污染物、嫩度、顏色、滴水損失、pH值、胴體大理石花紋和預(yù)測(cè)肉的食用品質(zhì)、細(xì)菌總數(shù)等。

(4)對(duì)茶葉的等級(jí)進(jìn)行分類,根據(jù)茶葉中的水分含量對(duì)不同年份的茶葉進(jìn)行鑒別。

(5)小麥,玉米,大豆,水稻等糧食作物的產(chǎn)量和水分研究。

(6)也可檢測(cè)種子水分,物質(zhì)含量等。

2.在地物檢測(cè)方面的應(yīng)用

(1)土壤中金屬污染的檢測(cè),可應(yīng)用于考古的土質(zhì)探測(cè)分析,分辨各朝代的土旗。

(2)礦石種類分析,對(duì)巖礦進(jìn)行分類、填圖和地質(zhì)勘查,快速實(shí)時(shí)的分類巖芯。

(3)水體泥沙含量,水質(zhì)監(jiān)測(cè),赤潮,水體富營(yíng)養(yǎng)化。

(4)森林覆蓋,病蟲害,植被覆蓋面積。

(5)洪澇災(zāi)害預(yù)測(cè)。

3.在刑事偵查方面的應(yīng)用

分析鑒定數(shù)字和簽字的修改和涂覆,鑒別文件的真?zhèn)危约皩?duì)指紋、血跡的檢定。

4.在醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用

藥品成分檢測(cè),分析出藥品的配比,混合均勻性等。

5.在藝術(shù)品鑒定中的應(yīng)用

對(duì)油畫、國(guó)畫、壁畫等藝術(shù)品的真?zhèn)舞b別,分析畫作成分以利于文物修復(fù)等。

6.在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用

器官、手臂、足部等生物體的檢測(cè),快速準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)表皮病變,例如牙病、舌苔的檢查等。

7.在軍事上的應(yīng)用

(1)檢測(cè)與識(shí)別偽裝、誘餌和真實(shí)目標(biāo)之間的區(qū)別。

(2)針對(duì)反偽裝偵查進(jìn)行偽裝。

(3)打擊效果的評(píng)估。精細(xì)戰(zhàn)場(chǎng)地物分類。

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