高光譜成像技術(shù)的發(fā)展趨勢如何?
發(fā)布時間:2023-12-01
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近年來,高光譜成像技術(shù)由于其擁有超多波段、超高的光譜分辨能力和圖像與光譜合一的優(yōu)點,運用高光譜成像技術(shù)對樣本進行無損檢測和識別是很好的選擇,可達(dá)到快速、無損的精確性和高效性。本文對高光譜成像技術(shù)的發(fā)展趨勢做了介紹。
近年來,高光譜成像技術(shù)由于其擁有超多波段、超高的光譜分辨能力和圖像與光譜合一的優(yōu)點,運用高光譜成像技術(shù)對樣本進行無損檢測和識別是很好的選擇,可達(dá)到快速、無損的精確性和高效性。本文對高光譜成像技術(shù)的發(fā)展趨勢做了介紹。
高光譜成像技術(shù)的原理:
高光譜成像技術(shù)是將早前的二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)適機的綜合起來的一項新技術(shù),它的原理是利用電磁波譜對被測物的特性以成像形式表現(xiàn)出來,然后對被測物的光譜特性進行研究,高光譜成像技術(shù)的是以多光譜成像技術(shù)為基礎(chǔ),從紫外到近紅外(200-2500nm)的光譜范圍內(nèi),運用成像光譜儀對目標(biāo)物體連續(xù)成像,每幅高光譜圖像都包括光譜覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)十甚至數(shù)百條光譜波段。
當(dāng)有入射光作用在待測物表面時,其中只有少數(shù)光能量被待測物表面反射掉和部分光能量發(fā)生鏡面反射等現(xiàn)象外,剩余的光能量進入到待測物內(nèi)部發(fā)生光的吸收和漫反射現(xiàn)象。光的吸收主要與待測物本身所含有的化學(xué)成分有關(guān),而光的漫反射主要與待測物的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)有關(guān)。最終可以獲得待測物空間圖像和待測物體的光譜信息,如下圖所示,其中的二維空間矢量矩陣代表了該像素點的光譜信息。高光譜成像技術(shù)擁有超多波段、高的光譜分辨能力、波段窄、光譜范圍廣和圖譜合一等特點。
高光譜成像技術(shù)的發(fā)展趨勢:
1.寬光譜范圍:
地質(zhì)、礦產(chǎn)勘探是高光譜技術(shù)主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一,紅外波段的高光譜成像是重要組成部分。在波長0.4~2.5μm范圍內(nèi),高光譜成像儀只能辨別很少一部分礦物,巖礦信息提取受到限制。而熱紅外波段光譜成像能夠很容易區(qū)分識別硅酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、氧化物、氫氧化物等礦物。另外熱紅外波段的發(fā)射率光譜混合具有線性混合的特點,一定程度上解決了光譜非線性混合難題。紫外譜段的高光譜成像,能夠有效辨別NO2、SO2等污染氣體,在污染監(jiān)測方面發(fā)揮重要作用。因此,寬光譜范圍是高光譜成像技術(shù)的發(fā)展方向之一,能夠有效解決因為譜段覆蓋不全而引起的目標(biāo)分辨的問題,并滿足在不同譜段范圍內(nèi)的觀測要求。
2.高分辨率
高光譜成像儀的分辨率包括空間分辨率與譜段間隔,不同的應(yīng)用目標(biāo)對于分辨率的要求是不同的。但目前的高光譜成像技術(shù)的分辨率并不能滿足所有的應(yīng)用需求,例如軍事領(lǐng)域?qū)τ诳臻g分辨率的要求往往很高,而在大氣監(jiān)測和水資源檢測等領(lǐng)域則需要滿足高譜段間隔的要求。
3.多傳感器融合
多傳感器融合即是將高光譜成像儀與全色相機、多光譜成像儀等儀器相結(jié)合,共用同一個望遠(yuǎn)系統(tǒng),例如目前國際上多采用兩個光譜儀共用同一望遠(yuǎn)系統(tǒng)的方案。這樣可以針對同一目標(biāo),獲取多種圖像數(shù)據(jù)并進行比對,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊,可以更好的發(fā)揮高光譜成像技術(shù)的優(yōu)勢。
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