你了解高光譜成像技術(shù)嗎?高光譜成像技術(shù)有何特點?
發(fā)布時間:2023-06-21
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高光譜成像技術(shù)是一種新興無損檢測技術(shù),它能夠同步獲取待測樣本在紫外到近紅外光譜覆蓋范圍內(nèi)的空間信息和光譜信息,具有“圖譜合一”的特點,被廣泛的應(yīng)用于不同行業(yè)樣品的內(nèi)外品質(zhì)檢測。本文對高光譜成像技術(shù)及其特點做了介紹,對此感興趣的朋友可以了解一下!
高光譜成像技術(shù)是一種新興無損檢測技術(shù),它能夠同步獲取待測樣本在紫外到近紅外光譜覆蓋范圍內(nèi)的空間信息和光譜信息,具有“圖譜合一”的特點,被廣泛的應(yīng)用于不同行業(yè)樣品的內(nèi)外品質(zhì)檢測。本文對高光譜成像技術(shù)及其特點做了介紹,對此感興趣的朋友可以了解一下!
高光譜成像技術(shù)介紹:
高光譜成像技術(shù)起源于20世紀80年代,最初用于遙感探測,后逐步發(fā)展到民用領(lǐng)域。經(jīng)歷了漫長的過程,大致可以分為灰度圖像、彩色圖像、多光譜圖像以及高光譜圖像這四個階段。其中灰度圖像是圖像發(fā)展的開端,它是由n×m值都在0到255范圍內(nèi)的二維數(shù)組組成。之后就由灰度圖像發(fā)展到彩色圖像,彩色圖像是由nxm×3的數(shù)組組成,就如同三個灰度圖像疊加到一起,但是每個灰度圖像分別表示紅色、綠色和藍色三個色彩通道,并且每個的像素點的值的大小也都在0到255之間,所以彩色圖像一般也叫做RGB圖像。第三個時期就是多光譜圖像,它是由多個波段組成,不再單一的由RGB三個通道,這就增加了樣品的信息量。第四個時期就是高光譜圖像,它的波段比多光譜圖像的波段更多,分辨率也更高,反映出的信息也就更豐富。
高光譜圖像采集方式根據(jù)光譜相機和光源擺放的位置不同有不同類型,主要分為反射、透射和漫透射三種方式。在圖像采集的過程中,圖像采集模塊對由實驗對象表面反射或者透射而來的光線進行采集,CCD相機將采集的圖像信息由光強信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?,并通過計算機等設(shè)備將其以圖像顯示出來。其中主要流程是光在進入光譜儀之后,經(jīng)過前透鏡的校準,然后在光譜儀部分被分散成不同的波長,最終得到的圖像是一個三維矩陣,其中兩個維度作為空間維度,另外的一個維度表征的是光譜維度。在三維矩陣中,空間維度是由不同的像素點組成的,這些像素點代表著樣本在不同波段光下不同的反射率,光譜維度代表著不同波長下的樣本對光的吸收效應(yīng),可以由此看出不同物質(zhì)的特性,故可以通過分析光譜特性來對物質(zhì)進行檢測和預(yù)測分類。
在目前的情況下,高光譜成像系統(tǒng)一共有兩種,第一種是基于濾波器高光譜成像系統(tǒng),這種系統(tǒng)主要是在相同波段下進行整張圖像的采樣,通過反復(fù)采集得到最后的高光譜圖像,這就使的該方法存在采集速度慢、數(shù)據(jù)信息少等缺點。其二就是基于成像光譜儀的高光譜成像系統(tǒng),該系統(tǒng)每次采集一條直線上所有波段的數(shù)據(jù),通過推掃式成像,讀取出整張圖像,這種采集方法具有采集速度快,數(shù)據(jù)信息大等優(yōu)點。
高光譜成像技術(shù)的特點:
高光譜成像技術(shù)作為目前常用的檢測手段之一,它具有以下特點:
1.具有特別高的光譜分辨率
高光譜成像技術(shù)采樣間隔在10nm左右,能反映待測樣品的細微特征,可以為檢測、預(yù)測提供很好的實驗依據(jù)。
2.波段多
在可見-近紅外區(qū)間具有數(shù)百個波段。
3.數(shù)據(jù)量大
在同一波長范圍,高光譜技術(shù)可將光譜區(qū)間分為數(shù)百個波段,數(shù)據(jù)量特大量增加,加大對樣品分析的可能性。
4.冗余信息增加
在精細化波段的同時,波段間的相關(guān)性隨之增加,冗余信息含量增多。
5.同時提供圖像信息和光譜信息
依據(jù)高光譜成像技術(shù)的原理,它將二維成像技術(shù)與一維光譜曲線結(jié)合構(gòu)成三維數(shù)據(jù),多方面采集樣品特征。
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