近红外高光谱成像仪的原理及常见类型

近红外高光谱成像仪作为一种高精密的光学分析仪器，不仅能获得待测目标的二维几何空间信息，还能检测到目标物的一维光谱信息，因此具有既能成像又能获取目标光谱曲线的“图谱合一”的优势。本文对近红外高光谱成像仪的原理及常见类型做了介绍。

近红外高光谱成像仪的原理：

光谱成像技术，实质上是结合了成像技术和光谱技术，不仅能获得待测目标的二维几何空间信息，还能检测到目标物的一维光谱信息，因此具有既能成像又能获取目标光谱曲线的“图谱合一”的优势。它充分利用了光与物质的相互作用，物质的光谱特征和其理化学信息紧密相关，物质成分及其结构的差异就造成了物质内部对不同波长光子的选择性吸收和发射。

高光谱成像技术，是一门把二维成像技术与光谱技术有效结合的新兴技术。它最初是为遥感方面的应用而开发的，但后来已经在天文学、农业、药品、医学等多样化领域被广泛应用。它集中了光学、电子学、光电子学、计算机科学等领域的先进技术，具有多波段、高的光谱分辨率、波段窄、光谱范围广等特点。所谓“高光谱成像”，是指通过高光谱成像仪采集到的高光谱图像在光谱维度上进行了细致的分割。也就是说，通过高光谱设备获取的是一个数据立方体，也被称作“Hyperspectral cube”，高光谱三维数据结构示意图如下图所示。

近红外高光谱成像仪的分类：

高光谱成像是在线自动多光谱成像系统开发中识别关键波段的有力工具。因此，它在多光谱检测工具的开发研究中得到广泛应用。光谱相机有效结合成像光谱仪和CCD，可以同时快速地获取样品的光谱信息和图像信息。根据光谱分辨率的不同，成像光谱仪可以分为多光谱成像仪（约100nm）、高光谱成像仪（约10nm）和超光谱成像仪（约1nm）。根据成像模式的不同，与其他光谱技术一样，高光谱成像可以以反射、透射或荧光模式进行。其中，反射是最常见的高光谱成像方式，通常在近红外（400～1000nm）和红外（1000～1700nm）的波段外围进行，已被应用于检测果蔬和肉制品的损伤、污染物和品质参数。