什么是高光譜成像技術(shù)？高光譜成像技術(shù)作為一種新型的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，它所獲得的圖像數(shù)據(jù)不僅包含了樣品的圖像信息，同時(shí)也包含了樣品的光譜信息，具有“圖譜合一”的特性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、考古等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)高光譜成像技術(shù)的含義及其在生活中的具體應(yīng)用做了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！

什么是高光譜成像技術(shù)？

高光譜成像技術(shù)是將圖像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合起來(lái)的一門新技術(shù)，圖像是按光譜順序排列的像數(shù)據(jù)“立方體”。高光譜數(shù)據(jù)一般含有幾十甚至幾百個(gè)波段，其光譜分辨率一般為1～10nm。通過高光譜成像系統(tǒng)獲取待測(cè)物的高光譜圖像包含了待測(cè)物的豐富的空間、光譜和輻射三重信息。這些信息不僅表現(xiàn)了地物空間分布的影像特征，同時(shí)也可能以其中某一像元或像元組為目標(biāo)獲取它們的輻射強(qiáng)度以及光潛特征。

影像、輻射與光譜是高光譜圖像中的3個(gè)重要特征，這3個(gè)特征的有機(jī)結(jié)合就是高光譜圖像高光譜圖像具有高空間分辨率和時(shí)間分辨率、圖譜合一等特點(diǎn)，能為各項(xiàng)應(yīng)用提供更詳細(xì)的信息。光譜的覆蓋范圍為可見光到熱紅外的全部電磁輻射波譜，可以獲取連續(xù)的光譜信息，這是高光譜遙感數(shù)據(jù)與常規(guī)遙感數(shù)據(jù)的主要區(qū)別。

由于高光譜成像系統(tǒng)所獲得的高光譜圖像能對(duì)圖像中的每個(gè)像素提供連續(xù)的光譜曲線，且在待測(cè)物上獲得空間信息的同時(shí)又能獲得比多光譜更為豐富的光譜信息。這些數(shù)據(jù)信息用來(lái)形成復(fù)雜模型，來(lái)進(jìn)行判別、分類、識(shí)別圖像中的材料。

高光譜圖像技術(shù)集成了傳統(tǒng)的圖像和光譜技術(shù)，可同時(shí)獲得被測(cè)物體的空間和光譜信息，相比傳統(tǒng)的多光譜技術(shù)不能同時(shí)兼顧共線性消除和信息充分獲取的矛盾，高光譜圖像技術(shù)因其高的光譜分辨率已成為農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)估和安全檢測(cè)的強(qiáng)有力工具。

高光譜成像技術(shù)在生活中的具體應(yīng)用：

1.在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，高光譜圖像目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用在農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)狀況監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物脅迫監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物產(chǎn)量初級(jí)估算、植被覆蓋率監(jiān)測(cè)以及農(nóng)產(chǎn)品的無(wú)損檢測(cè)等方面。高光譜技術(shù)憑借其在光譜分辨率中的優(yōu)勢(shì)為精細(xì)化農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供著技術(shù)保障，在獲取農(nóng)作物信息，增加農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)作物品質(zhì)，預(yù)防農(nóng)作物災(zāi)害，保護(hù)農(nóng)業(yè)資源以及降低農(nóng)產(chǎn)品投入成本等方面中發(fā)揮著重要的作用，為農(nóng)業(yè)和其他相關(guān)部門的決策提供可靠的依據(jù)。

2.在環(huán)境減災(zāi)領(lǐng)域應(yīng)用

在環(huán)境減災(zāi)領(lǐng)域，高光譜目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及對(duì)災(zāi)后現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)估，從而達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。2008年9月，我國(guó)發(fā)射的環(huán)境一號(hào)A衛(wèi)星上搭載的高光譜傳感器，是我國(guó)第一臺(tái)對(duì)地觀測(cè)的星載高光譜成像儀，該傳感器的投入使用，極大地豐富了我國(guó)防災(zāi)減災(zāi)工作的數(shù)據(jù)來(lái)源。隨著該衛(wèi)星的發(fā)射成功和良好運(yùn)行，以及后續(xù)衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃的逐步推進(jìn)，環(huán)境與減災(zāi)衛(wèi)星中的高光譜傳感器將在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。

3.在考古領(lǐng)域應(yīng)用

在考古領(lǐng)域，由于人為因素，地下埋藏的遺跡與周圍環(huán)境往往會(huì)產(chǎn)生土壤的板結(jié)與疏松、肥沃與貧瘠，含水量多與少的差異，導(dǎo)致樹木與灌木叢生長(zhǎng)與分布情況發(fā)生異常，或者會(huì)使農(nóng)作物與野草的高度、密度和色彩出現(xiàn)差異，而且遺跡往往具有特殊的微地貌和幾何形狀特征。這些差異會(huì)影響它們對(duì)太陽(yáng)輻射光譜的吸收特性，從而引起表層地物波譜特征的微弱變化，高光譜目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)可以通過探測(cè)和識(shí)別微弱的地物光譜異常，實(shí)現(xiàn)在沒有任何地表“常規(guī)”考古線索情況下的地下文物探測(cè)。

4.在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，高光譜圖像的高光譜分辨率能夠辨別病變細(xì)胞與正常細(xì)胞之間的光譜差異性，從而達(dá)到對(duì)疾病診斷的目的。目前，高光譜目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)某些疾病的早期診斷、病情檢測(cè)、療效評(píng)估以及發(fā)病機(jī)理的研究當(dāng)中都有應(yīng)用。這些研究與應(yīng)用將為各種疾病的成因和更精確的診斷提供新的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)提高疾病的診斷水平具有重要的意義，將日益成為醫(yī)學(xué)應(yīng)用與研究的熱點(diǎn)。

5.在資源勘探領(lǐng)域應(yīng)用

在資源勘探領(lǐng)域，高光譜目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)在礦產(chǎn)勘探、礦物識(shí)別以及海洋資源勘探中都有較成功的應(yīng)用。礦物光譜研究表明，巖石礦物在0.4～2.5um之間具有一系列可診斷性光譜特征信息，而且這些特征的帶寬多在10～20nm之間，高光譜圖像的光譜維能夠使得這些特征波段得到很好的體現(xiàn)，這是利用高光譜目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行資源勘探的基礎(chǔ)。