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光学检测技术有哪些类型?高光谱成像技术有什么特点?

发布时间:2023-05-05
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​光学检测技术有哪些类型?目前,光学检测技术有很多的类型,其中常见的就有近红外光谱检测技术、高光谱检测技术、反射光检测技术等。那么,高光谱成像技术有什么特点?本文对光学检测技术的类型及高光谱成像技术的特点做了介绍。

光学检测技术有哪些类型?目前,光学检测技术有很多的类型,其中常见的就有近红外光谱检测技术、高光谱检测技术、反射光检测技术等。那么,高光谱成像技术有什么特点?本文对光学检测技术的类型及高光谱成像技术的特点做了介绍。

高光谱成像仪

光学检测技术有哪些类型?

1.近红外检测技术

近红外是指波长介于可见区与中红外区之间的电磁波,其波长为800-2500nm,对物质穿透能力较强且近红外光子的能量比可见光还低,不会对人体造成伤害。由于农产品具有对光的吸收、散射、反射和透射等光学特性。因此利用近红外光谱技术可对农产品的密度、内部病变、新鲜度、成熟度、营养成分等基本物理性质和内部品质进行无损检测。近红外光谱常用的测技术有透射法、漫反射法和反射透射法。

2.高光谱图像检测技术

一般认为,光谱分辨率在10-1λ数量级范围内称为多光谱(Multi-spectral),光谱分辨率在10-2λ数量级范围内称为高光谱,光谱分辨率在10-3λ数量级范围内称为超光谱。高光谱图像是一系列光波波长处的光学图像(光源有特定的波长),光谱范围可以在紫外(200~400mm)、可见光(400~760mm)、近红外(760~2560mm)以及波长大于2560mm的区域。

高光谱图像技术检测实质是光谱检测到的产品品质信息中包含有光谱和图像两种信息。由于光谱技术能检测水果的物理结构、化学成分等,图像技术又能全面反映水果的外在特征及表面的缺陷及污染情况,所以,通过提取产品高光谱图像中各检测项目所对应的特征波长(通常是2到3个),就能够对农产品的综合品质进行全面、快速的检测。

3.反射光检测技术

光学检测技术是利用水果的内部成分及外部特性不同,在不同的波长射线照射下,会有不同的吸收或反射,且吸收量与水果的组成成分、波长及照射路径有关的特性,利用光学装置对农产品尤其是水果的品质进行检测的技术。这种检测方法具有适应性强、检测灵敏度高、使用灵活、设备轻巧、成本低和易实现自动化等优点,是果品检测与分拣技术中最实用的和最成功的技术之一。


高光谱成像技术的特点:

①波段多,波段宽度窄。成像光谱仪在可见光和近红外光谱区内有数十甚至数百个波段。与传统的遥感相比,高光谱分辨率的成像光谱仪为每一个成像象元提供很窄的(一般<10nm)成像波段,波段数与多光谱遥感相比大大增多,在可见光和近红外波段可达几十到几百个,且在某个光谱区间是连续分布的,这不只是简单的数量增加,而是有关地物光谱空间信息量的增加。

②光谱响应范围广,光谱分辨率高。成像光谱仪响应的电磁波长从可见光延伸到近红外,甚至到中红外。成像光谱仪采样的间隔小,光谱分辨率达到纳米级,一般为10nm左右。精细的光谱分辨率反映了地物光谱的细微特征。

③可提供空间域信息和光谱域信息,即“谱像合一”,并且由成像光谱仪得到的光谱曲线可以与地面实测的同类地物光谱曲线相类比。在成像高光谱遥感中,以波长为横轴,反射值为纵轴建立坐标系,可以使高光谱图像中的每一个像元在各通道的反射值都能产生1条完整、连续的光谱曲线,即所谓的“谱像合一”。

④数据量大,信息冗余多。高光谱数据的波段众多,其数据量巨大,而且由于相邻波段的相关性高,信息冗余度增加。

⑤数据描述模型多,分析更加灵活。高光谱影像通常有三种描述模型:图像模型、光谱模型与特征模型。

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