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目前國內高光譜相機的發展趨勢怎么樣?高光譜相機技術類型有哪些?

發布時間:2023-06-09
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目前國內高光譜相機的發展趨勢怎么樣?高光譜相機技術類型有哪些?

高光譜相機在不斷發展的科技進步中扮演著越來越重要的角色,其應用范圍也日益廣泛。除了在醫學診斷、生物測量和航空領域的應用外,高光譜相機還在紡織品檢測、印刷品檢測、果蔬分選等日常工作生產中發揮著重要作用。一臺高品質的高光譜相機能夠使工作變得更加簡單高效,從而提高生產效率并降低企業的人力物力成本,進而獲得更高的利益。高光譜成像技術在食品安全、自然災害預測、環境保護、生物醫學、農林牧畜漁等領域都有廣泛的應用。然而,目前高光譜成像技術在更多場景中的應用、推廣和產業化受到了成本和便捷性方面的限制。


首先,高光譜相機系統的復雜性和高成本是阻礙其市場增長的因素之一。高光譜相機的成本較高,并且需要對更大量的成像數據進行分析,這增加了整體系統成本,限制了市場的增長速度。


其次,使用體驗的便捷性也是一個問題。在購買高光譜相機之前,很難獲得廠家的技術支持并進行評估。這種情況限制了高光譜相機在國內的推廣和使用。


另外,由于國內廠家在高光譜相機技術方向上的發展不足,導致國內幾乎沒有高光譜相機產品。這進一步限制了高光譜相機在國內的發展。


然而,隨著應用需求的擴展、傳感器設計和技術創新的推動,高光譜成像的產業鏈正在逐漸成熟發展,這將推動高光譜相機的推廣。如果高光譜相機能夠進入日常生產和應用領域,例如智能手機、物聯網設備,基于新技術的豐富應用和智能功能將帶來人們生活方式的巨大變化,使高光譜成像得到廣泛宣傳與應用。


高光譜相機技術類型有哪些?高光譜相機根據工作原理的不同,可以分為四種類型:點掃描相機(whiskbroom)、線掃描相機(pushbroom)、光譜掃描相機(基于光譜掃描的區域掃描或平面掃描)和快照相機。

點掃描相機通過一次捕捉一個單一像素來工作,成像設備是一個分光儀。當相機的光柵掃描樣本時,會生成包含樣本所有光譜信息的圖像。盡管這種方法的圖像采集過程耗時較長,但其具有很高的光譜分辨率,適用于需要兩個方向自由度的應用,例如衛星。


線掃描相機相比點掃描相機更快,能夠提供高光譜分辨率,一次捕捉一條線。成像設備是光譜儀和灰度相機。由于具有高光譜分辨率,成像速度較快,目前應用最為廣泛。


光譜掃描相機能夠一次性收集給定波長的全部空間信息。它通過一張圖像或一個波長一次生成一個高光譜立方體。雖然每幅圖像的生成速度很快,但由于改變波長需要時間,因此光譜掃描生成立方體的速度較慢。成像設備是可調的濾光片和灰度相機。


高光譜相機能夠捕捉高光譜視頻,并且速度較快,是拍攝運動物體的理想選擇。目前應用較多的是基于多通道濾光片的實現。雖然成像速度快,但這類相機通常提供有限的光譜分辨率和空間分辨率。


圖:高光譜相機類型及其各自采集和數據存儲的方法:(a)whiskbroom相機(點掃描);(b)pushbroom相機(線掃描);(c)基于光譜掃描的相機(區域掃描或平面掃描);(d)快照相機(單次拍攝)。

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