光譜儀可以準(zhǔn)確的獲取樣本信息的圖譜數(shù)據(jù)，具有“圖譜合一”特點。那么，光譜儀的高光譜圖像數(shù)據(jù)有什么特點？本文為大家做了介紹。

光譜儀的高光譜圖像數(shù)據(jù)的特點：

高光譜圖像是一個具有“圖譜合一”特點的三維數(shù)據(jù)立方體，因此高光譜圖像的處理和分析既可以在指定波長情況下在空間域進行圖像處理和分析，又可以在指定像素坐標(biāo)位置情況下在光譜域進行光譜處理和分析，也可以同時在空間域和光譜域進行處理和分析。

下圖顯示了高光譜圖像處理的一般流程。一般來講，高光譜圖像處理流程包括高光譜圖像數(shù)據(jù)獲取與校正層、高光譜圖像處理與分析層和應(yīng)用層三個層面。其中高光譜圖像數(shù)據(jù)獲取與校正層包括樣品高光譜圖像和參考圖像的獲取、高光譜圖像校正；高光譜圖像處理與分析層包括光譜處理與分析和圖像處理與分析；應(yīng)用層包括內(nèi)部品質(zhì)與安全性檢測和外部缺陷識別與提取。

高光譜圖像校正：

高光譜成像系統(tǒng)獲取的是未經(jīng)過校正的原始高光譜圖像。由于相機暗電流的存在，以及不同的采集系統(tǒng)對檢測光的敏感程度不同，故即便是在相同的外界條件下采集同一個樣品，不同高光譜成像系統(tǒng)所獲取的高光譜圖像也不一定相同。因此為了使高光譜數(shù)據(jù)更具穩(wěn)定性和可比性，常常需要利用參考圖像把原始高光譜圖像校正成為高光譜反射率圖像。校正公式如下所示：

其中：Rnorm為校正后的光譜圖像，Rraw為原始光譜圖像，Rdark為關(guān)上光源，擰上鏡頭蓋后采集的全暗參考圖像，Rwhite為掃描反射率為99%的標(biāo)準(zhǔn)白板得到的全白參考圖像。

高光譜成像技術(shù)的特點：

高光譜成像系統(tǒng)把傳統(tǒng)二維成像技術(shù)和光譜分析技術(shù)結(jié)合在了一起，可以同時獲得目標(biāo)物的二維空間分布信息和連續(xù)波段上的光譜輻射信息。高光譜成像技術(shù)的出現(xiàn)成功解決了傳統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域中“成像無光譜”和“光譜不成像”的問題，高光譜成像技術(shù)的特點主要表現(xiàn)在：

1.光譜分辨率高

光譜分辨率是指將目標(biāo)物光譜特征、譜帶分解為離散成分的能力。通常情況下，成像范圍內(nèi)波段劃分得越細越多，光譜分辨率就越高，自動區(qū)分和識別目標(biāo)外部特征及組分的能力也就越強。高光譜成像光譜儀的光譜分辨率可以達到納米級別，通常情況下均低于20nm，也有部分儀器可以達到2.5nm，國內(nèi)的高光譜成像光譜儀的光譜分辨率一般可以控制在5nm以內(nèi)。

2.光譜波段多且連續(xù)

不同于傳統(tǒng)全色和多光譜儀器在可見光、反射紅外區(qū)域內(nèi)光譜波段數(shù)的局限性，高光譜成像光譜儀可以獲取到完整的可見光到熱紅外波段的多而窄的連續(xù)光譜波段，波段數(shù)量可以達到成百上千，且這些光譜波段會在成像范圍內(nèi)連續(xù)成像，保證可以從高光譜圖像中獲取到目標(biāo)物的完整、連續(xù)、精細的光譜曲線。

3.“圖譜合一”

高光譜圖像是一個三維的數(shù)據(jù)立方體，它即包含了與目標(biāo)相關(guān)的、豐富的空間分布影像信息，同時又可以從目標(biāo)物圖像的某一像元提取獲得相應(yīng)的輻射強度和光譜分布信息，在繁復(fù)的科研工作中實現(xiàn)了“圖譜合一”，在圖像、數(shù)據(jù)、光譜分析處理中極具優(yōu)勢。

4.數(shù)據(jù)量大

高光譜圖像具有獨特三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它在二維的空間信息分布的基礎(chǔ)上，各個像元又能分別提取出相應(yīng)的輻射強度和光譜分布信息，這使得其在數(shù)據(jù)信息的存儲量上要遠遠多于常規(guī)的二維圖像。巨大的信息存儲，一方面可以反映出其表達更多的地物目標(biāo)細節(jié)；另一方面，這也使得冗余數(shù)據(jù)量增加，加大了信息處理的復(fù)雜度。

高光譜成像技術(shù)源自于遙感領(lǐng)域?qū)b感圖像處理和地物目標(biāo)探測技術(shù)的進一步發(fā)展。高光譜成像光譜儀具有更高的光譜分辨率，能夠提供更為豐富的地物細節(jié)，更有利于地物理化特性的反演，這使得高光譜成像技術(shù)在海洋遙感、大氣和環(huán)境遙感、植被研究、精細農(nóng)業(yè)、文物修復(fù)、食品安全、軍事偵查、識別偽裝、刑偵檢測等各個方面顯示出了巨大的應(yīng)用潛力，受到了國內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。