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光谱成像技术的信息优势

发布时间:2023-04-07
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光谱影像集通常包含了数十幅单色光影像,并且这些数字影像中的信息是相互关联的,因此它在信息数量和质量上占有明显优势。

光谱影像集通常包含了数十幅单色光影像,并且这些数字影像中的信息是相互关联的,因此它在信息数量和质量上占有明显优势。


光谱成像技术


常规成像检验技术通常记录物体在一个较大光谱范围内的平均光亮度分布(配光方法或荧光方法),或依靠光学检验原理选择最佳成像波段并通过一个光学滤光镜记录物体在这个窄波段单色亮度分布(分色、紫外反射、红外反射或荧光方法),或记录红/绿/蓝三色波段亮度分布(彩色照相),其记录的影像基本不含或含有极少物质光谱信息。光谱成像能够记录物体在所有波段的单色影像,使得最佳成像波段的选择可以放在影像被记录后的影像分析处理步骤进行。这对未知光谱性质的物质检材是非常有意义的,由于常规光学检验是以物质光谱性质为选择最佳波段的依据,对未知光谱性质的物13:44意义的,由于常规光学检验是以物质光谱性质为选择最佳波段的依据,对未知光谱性质的物质很难作出正确的选择。光谱成像可以在摄取影像后再测量得到被检验物体上各种物质的光谱性质,因此在影像分析处理时可以非常容易地选择最佳波段并得到相应结果影像。因此,以光谱影像集含有的亮度分布和光谱信息为基础,配合影像分析处理技术,可以使物证成像检验能力提升到一个全新的水平。

光谱成像检验能力远高于常规成像,是因为前者组合了光谱技术和数字成像技术。常规分光谱照相技术一直是成像检验努力的重点方向之一,过去这方面的理论研究有较大进步,但在实际应用中其控制能力受到传统胶片照相记录技术限制。1987年报道的窄波段分光照相技术是常规分光谱照相技术的典型代表。这种常规分光照相方法用光栅干涉仪分离的窄波段单色光照射被检验物体,并且用感光胶片记录物体在400~900nm范围10~20nm 波长间隔、5~10nm 带宽的单色光反射亮度,也能够获得数十张以胶片或照片形式存在的单色影像构成的影像组。窄波段分光照相技术在控制影像亮度分布的理论方面与新的光谱成像检验有相似之处,但在应用能力和效果上有质的差别。

首先,窄波段分光照相的影像组不是数字影像,各个单色影像的亮度数据之间的关联不易测量利用,获得光谱测量数据较困难且不准确(当然,采用现在的数字扫描方式将负片影像数字化,可以使它们类似于光谱影像集)。

其次,窄波段分光方法只能记录反射光亮度,不能记录荧光亮度分布影像。最后,窄波段分光照相不能用计算机控制操作,影像记录过程复杂费时,影像分析处理也相对困难一些。光谱成像技术优于窄波段分光照相的关键是前者使用了 CCD 数字照相机和液晶可调波长滤光镜。相对于使用窄波段干涉滤光镜的常规分光照相方法,一个液晶可调波长滤光镜可以替代很多干涉滤光镜,并且能够更加灵活进入所需要的波段,因此使光谱成像方法具有更高的灵敏度。


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