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了解高光譜成像技術關鍵參數

發布時間:2023-07-18
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對于多種多樣的光譜成像技術如何評價和了解,可以重點關注空間分辨率、光譜分辨率和準確率等主要參數,同時關注成像系統在設計復雜度、物理尺寸、系統成本、可量產性、可靠性方面。總的來說,就是得到一個穩定可靠的高質量的光譜圖像,是整個技術的核心。

對于多種多樣的光譜成像技術如何評價和了解,可以重點關注空間分辨率、光譜分辨率和準確率等主要參數,同時關注成像系統在設計復雜度、物理尺寸、系統成本、可量產性、可靠性方面。總的來說,就是得到一個穩定可靠的高質量的光譜圖像,是整個技術的核心。下面簡單介紹幾個關鍵參數。


空間分辨率(Spatial Resolution)

空間分辨率是評價傳感器性能和圖像的重要指標之一,同樣也是用成像像素來表征空間分辨率,一般分辨率在一百萬以下。


光譜分辨率(Spectral Resolution)

指光譜系統所選用的波段數多少、各波段的波長位置、及波長間隔的大小。即通道數、中心波長、帶寬三個因素共同決定光譜分辨率,可理解為能夠區分或識別光譜中各波段光的能力。與光譜儀的分辨能力密切相關。分得愈細,波段愈多,光譜分辨率就愈高。

光譜分辨率是一個概念,狹義的光譜分辨率僅指波段寬度,如何計算需要一個指標,半波寬度就是這個指標。


半峰全寬(Full width at half maximum)

英文簡稱FWHM,也稱作半高全寬、或半高寬、半波寬。指達到光譜峰高一半處的光譜寬度。如下圖。半波寬是衡量高光譜成像系統的一個關鍵技術參數,可表征其對光譜細分和區分的能力。多光譜常見半波寬在10-1λ量級 ,高光譜通常在10-2λ量級。


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?FWHW示意圖


光譜采樣率

通俗理解為通道數,即能獲取的不同中心波長的波段數。多光譜常見3-30個 ,高光譜通常在100-300個。相同條件下,高光譜成像系統支持的通道數的多少,由光譜調節精細度、靈活度決定。


可靠性

畢竟光譜信息屬于光與物體相互作用所產生的信息,比較敏感。那么穩定性、一致性、抗震動等就變得非常重要。有很多的器件隨溫度變化、機械和時間變化形成的漂移是成像系統的主要誤差來源,實際應用中的測試精度很大依賴于成像系統在此方面的穩定性。主要關注溫度漂移特性、震動穩定性等。沒有穩定一致的物理數據采集,要保證基于數據的算法運行有良好應用效果有很大難度。

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