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高光譜成像技術幫您獲取圖像本質信息
發布時間:2019-06-11 點擊次數:53次
 
  人們日常生活中所見的光,是由多種顏色構成的復色光,通過棱鏡等分光后顯現的是單色光。這些單色光按不同波長(或頻率)大小依次排列形成的圖案,就是光譜。
  光譜分析是人類借助光認知世界的重要方式,地球上不同的元素及其化合物都有自己獨特的光譜特征,光譜因此被視為辨別物質的“指紋”。如果說肉眼光學成像能看到物質的形狀、尺寸等信息,光譜分析則能獲取物質的成分信息。
  高光譜遙感起源于20世紀70年代初的多光譜遙感,它將成像技術與光譜技術結合在一起,在對目標的空間特征成像的同時,對每個空間像元經過色散形成幾十乃至幾百個窄波段以進行連續的光譜覆蓋,這樣形成的遙感數據可以用“圖像立方體”來形象的描述。同傳統遙感技術相比,其所獲取的圖像包含豐富的空間、輻射和光譜三重信息。高光譜能呈現人眼看不到的細節、辨別不同成分的物質,因此該技術在國防軍事、精準農業、水環境監測、地礦勘察等領域都有廣闊應用價值。
  高光譜成像系統的主要工作部件是成像光譜儀,它是一種新型傳感器,研制這類儀器的目的是為獲取大量窄波段連續光譜圖像數據,使每個像元具有幾乎連續的光譜數據。它是一系列光波在不同波長處的光學圖像,通常包含數十到數百個波段,光譜分辨率一般為小于10nm。由于高光譜成像所獲得的高光譜圖像對圖像中的每個像素都能提供一條幾乎連續的光譜曲線,其在待測物上獲得空間信息的同時又能獲得比多光譜更為豐富光譜數據信息,這些數據信息可用來生成復雜模型,來進行判別、分類、識別圖像中的材料。
  通過高光譜成像獲取待測物的高光譜圖像包含了待測物的豐富的空間、光譜和輻射三重信息。這些信息不僅表現了地物空間分布的影像特征,同時也可能以其中某一像元或像元組為目標獲取它們的輻射強度以及光譜特征。影像、輻射與光譜是高光譜圖像中的3個重要特征,這3個特征的有機結合就是高光譜圖像。
  高光譜成像技術應用:
  1.食品安全
  高光譜成像技術融合了傳統的成像和光譜技術的優點,可以同時獲取被檢測物體的空間信息和光譜信息。因此該技術既可以像檢測物體的外部品質,又可以像光譜技術一樣檢測物體的內部品質和品質安全。目前,已經有大量的基于高光譜成像技術檢測水果和蔬菜品質與安全的研究性論文發表。
  2.醫學診斷
  高光譜成像是一個新興的,非破壞性的,先進的光學技術。它具有光譜和成像的雙重功能,這種雙重功能使得高光譜成像能夠同時提供實驗對象的化學和物理特征,并具有良好的空間分辨率。高光譜成像作為一種特殊光學診斷技術,具有成像系統多樣化、研究對象廣泛化、臨床診斷實用化和分析方法功能化等特征,具有原位實時活體診斷疾病(特別是腫瘤)的潛力,,臨床應用前景廣闊,值得深入研究。
  3.航天領域
  根據目前公開的信息可以認為航天高光譜成像儀將進入新一輪發展。在儀器性能方面,民用高光譜成像儀主要通過擴大幅寬提高靈敏度等措施來滿足地球科學等應用需求;軍用高光譜成像儀將在空間分辨率譜段覆蓋和信息實時處理能力方面進一步發展。根據現有能力和水平國內發展空間分辨率30m左右幅寬大于60km的航天高光譜成像系統的條件已經基本具備,這樣的技術指標已經能夠滿足礦產調查環境監測和農林估產等需求并具有一定的先進性。
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