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常见的高光谱相机有哪几种类型?

发布时间:2023-05-15
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根据分光原理的不同,现有的高光谱相机主要分为三类:①色散型②干涉型③滤光片型。

根据分光原理的不同,现有的高光谱相机主要分为三类:①色散型②干涉型③滤光片型。


光栅色散型高光谱相机

特点:价格便宜,光谱分辨率高,可以同时成像所有波长,但同时只能成像一条线。

色散高光谱相机通常使用色散元件(光栅或棱镜)进行分光,然后通过成像系统在探测器上成像。如果我们想测量树叶每个点的高光谱数据,通过在光栅表面反射入射光,将该点的入射光分解成不同波长的能量分布,然后通过多个传感器象元测量不同波长的特定能量。

这种方法的优点是可以一次处理一条线上的所有点。然后我们可以一次测量每个点的不同波长的能量。因此,大多数光栅高光谱摄像头都设计成线扫描摄像头。一次获取一条线上每个点的所有波长的光谱数据。由于该光谱树的每个点都可以同时获取不同波长的光谱数据,因此可以同时计算该点不同波长的光谱数据。这是光栅类型的一个非常重要的特点。光栅高光谱摄像头特别适用于颜色测量、水果分类和废物等检测。

然而,如果我们想获得一个完整图像的高光谱数据,而不仅仅是一条线的高光谱数据,我们需要让这条线扫描高光谱相机和叶子之间的相对移动,如下图所示,并像扫描仪一样扫描过去。这样,您就可以获得整个叶子图像的高光谱数据。

目前,光栅色散高光谱相机是所有手段中分光能力最强的,即光谱分辨率最高、性价比最高、应用最广泛的高光谱相机。到2020年,国外生产的高光谱相机的价格将达到40-50万元。目前,广东赛斯拜克生产的高光谱相机在中国的价格已低于10万元,性价比也很高。


干涉型高光谱相机

干涉式高光谱相机主要利用干涉图与光谱图之间的对应关系,借助干涉仪测量光谱线元的干涉强度,并逆傅里叶转换干涉图以获得目标光谱图。

特点是:价格昂贵,光谱分辨率高,一个时刻就能对整个图像形成波长,不能同时形成所有波长。

干涉式高光谱相机的特点是:

它是一种光谱数据,可以在同一时间在特定波长下获得整个图像。然而,如果你想获得其他波长的光谱数据,你必须移动里面的棱镜,然后在另一个时刻获得整个图像的数据,而不是其他波长的波长。

这是一个非常重要的特点。现在国外也有这样原理的高光谱相机(目前国内没有),价格也不贵。方法是使用法布里波罗腔(FPI)作为分光器件。

如果使用光栅高光谱相机进行线路扫描和成像。因为图像中的每个点都同时获得所有波长的光谱数据,所以可以分析每个点的整个光谱曲线。

然而,如果使用干扰式高光谱相机,例如,它可以在600nm处获取整个图像的光谱数据。700nm处的光谱图像需要移动透镜(需要一段时间)才能获得。然而,由于600nm和700nm不是在同一时间成像的。在透镜移动期间,照射光源的光强和光谱可能会发生变化。因此,在这种情况下,比较600nm和700nm的数据是受光强和光谱照射光源的影响,这是毫无意义的。

如果不需要在应用程序中比较和计算不同波长的数据,干扰光谱相机仍然是一个很好的选择。然而,大多数应用程序需要比较和计算不同波长的数据。这极大地限制了它的应用。


滤光片型高光谱相机

滤光片型高光谱相机的原理就是在普通的相机前面加滤光片,就像人眼戴墨镜一样。如果这个滤光片它的带宽或者说允许通过的光谱范围足够窄,那么就可以对允许通过的光进行光谱测量。

特点是:便宜,但是光谱分辨率不高,一个时刻可以对整幅图像成像一个波长, 不能所有波长同时成像。

首先要说的是:由于现在滤光片的技术,普通窄带滤光片可以实现10到20纳米的光谱半波宽,实际允许通过光的光谱范围是30-60纳米,所以滤光片型高光谱相机的光谱分辨率很难做得非常高。

本文标签: 高光谱相机类型

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