常見的高光譜相機有哪幾種類型?
發布時間:2023-05-15
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根據分光原理的不同,現有的高光譜相機主要分為三類:①色散型②干涉型③濾光片型。
根據分光原理的不同,現有的高光譜相機主要分為三類:①色散型②干涉型③濾光片型。
光柵色散型高光譜相機
特點:價格便宜,光譜分辨率高,可以同時成像所有波長,但同時只能成像一條線。
色散高光譜相機通常使用色散元件(光柵或棱鏡)進行分光,然后通過成像系統在探測器上成像。如果我們想測量樹葉每個點的高光譜數據,通過在光柵表面反射入射光,將該點的入射光分解成不同波長的能量分布,然后通過多個傳感器象元測量不同波長的特定能量。
這種方法的優點是可以一次處理一條線上的所有點。然后我們可以一次測量每個點的不同波長的能量。因此,大多數光柵高光譜攝像頭都設計成線掃描攝像頭。一次獲取一條線上每個點的所有波長的光譜數據。由于該光譜樹的每個點都可以同時獲取不同波長的光譜數據,因此可以同時計算該點不同波長的光譜數據。這是光柵類型的一個非常重要的特點。光柵高光譜攝像頭特別適用于顏色測量、水果分類和廢物等檢測。
然而,如果我們想獲得一個完整圖像的高光譜數據,而不僅僅是一條線的高光譜數據,我們需要讓這條線掃描高光譜相機和葉子之間的相對移動,如下圖所示,并像掃描儀一樣掃描過去。這樣,您就可以獲得整個葉子圖像的高光譜數據。
目前,光柵色散高光譜相機是所有手段中分光能力最強的,即光譜分辨率最高、性價比最高、應用最廣泛的高光譜相機。到2020年,國外生產的高光譜相機的價格將達到40-50萬元。目前,廣東賽斯拜克生產的高光譜相機在中國的價格已低于10萬元,性價比也很高。
干涉型高光譜相機
干涉式高光譜相機主要利用干涉圖與光譜圖之間的對應關系,借助干涉儀測量光譜線元的干涉強度,并逆傅里葉轉換干涉圖以獲得目標光譜圖。
特點是:價格昂貴,光譜分辨率高,一個時刻就能對整個圖像形成波長,不能同時形成所有波長。
干涉式高光譜相機的特點是:
它是一種光譜數據,可以在同一時間在特定波長下獲得整個圖像。然而,如果你想獲得其他波長的光譜數據,你必須移動里面的棱鏡,然后在另一個時刻獲得整個圖像的數據,而不是其他波長的波長。
這是一個非常重要的特點。現在國外也有這樣原理的高光譜相機(目前國內沒有),價格也不貴。方法是使用法布里波羅腔(FPI)作為分光器件。
如果使用光柵高光譜相機進行線路掃描和成像。因為圖像中的每個點都同時獲得所有波長的光譜數據,所以可以分析每個點的整個光譜曲線。
然而,如果使用干擾式高光譜相機,例如,它可以在600nm處獲取整個圖像的光譜數據。700nm處的光譜圖像需要移動透鏡(需要一段時間)才能獲得。然而,由于600nm和700nm不是在同一時間成像的。在透鏡移動期間,照射光源的光強和光譜可能會發生變化。因此,在這種情況下,比較600nm和700nm的數據是受光強和光譜照射光源的影響,這是毫無意義的。
如果不需要在應用程序中比較和計算不同波長的數據,干擾光譜相機仍然是一個很好的選擇。然而,大多數應用程序需要比較和計算不同波長的數據。這極大地限制了它的應用。
濾光片型高光譜相機
濾光片型高光譜相機的原理就是在普通的相機前面加濾光片,就像人眼戴墨鏡一樣。如果這個濾光片它的帶寬或者說允許通過的光譜范圍足夠窄,那么就可以對允許通過的光進行光譜測量。
特點是:便宜,但是光譜分辨率不高,一個時刻可以對整幅圖像成像一個波長, 不能所有波長同時成像。
首先要說的是:由于現在濾光片的技術,普通窄帶濾光片可以實現10到20納米的光譜半波寬,實際允許通過光的光譜范圍是30-60納米,所以濾光片型高光譜相機的光譜分辨率很難做得非常高。
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