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一文读懂高光谱技术的详细原理和应用

发布时间:2021-07-27浏览:213次

   高光谱成像主要用于测量光与物质相互作用后的反射光,因此也是一种表面测量技术。Headwall的Hyperspec®HSI属于线扫描设备,可通过称为仪器狭缝的狭长入光口观察场景。狭缝一次捕获一行场景,并通过传感器获取对应一行场景中每个点的光谱信息。通过将仪器狭缝瞄准到感兴趣的区域,或将移动物体扫过仪器的前面(例如,装有产品的传送带),进而可以对整个场景进行成像,并获取整个场景内逐个点的光谱信息。

  在室外使用高光谱成像仪(HSI)时,太阳作为照亮感兴趣区域或物体的宽光谱光源。HSI通常装在无人飞行器(UAV)和有人驾驶飞机上以扫描大面积区域,或者安装在带有旋转平台的三脚架或其他坚固的地面支架上进行静态扫描。在室内使用传感器时,则需要使用人造宽光谱光源,例如卤钨灯,并且需要同时使用将传感器扫过样品或样品扫过传感器的方法获取数据。
  成像系统的核心是使用一个高质量的全息衍射光栅,该光栅和其他成像光学元件共同形成获取光谱(中心位置图片)。从左上角开始开始顺时针方向的图片分别为:用于航空遥感的成像系统集成在轻型无人机上测成像系统;安装在三脚架顶部的地面可见到近红外成像系统;以及用于对实验室台式小样品进行成像的扫描套件。
  典型应用:
  高光谱设备可以检测人眼不可见的红外特定油漆或染料。同样,相比于多光谱系统,60或300波段的HSI系统可以提供更丰富的材料反射光谱信息,以实现更精准的物质表征检测。如下图即为实验室中将一片新鲜动物组织放置于传送带上使用成像仪所获取的图像和光谱信息:
  不同区域的光谱图:
  (a)组织样品上被标记的纯脂肪区域,大理石花纹和纯瘦肉部分的区域;
  (b)标记在(a)图不同区域的光谱图。
  此外我们还可以提供直观的软件程序对具有独特光谱特征的不同物质进行成像分析、分类和可视化。无论这些数据是从空中、地面上还是在实验室获得,您都可以在计算机屏幕上看到那些可能不能够用眼睛分辨的细节。

 

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