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带你了解什么是高光谱相机

发布时间:2023-05-29
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高光谱成像或成像光谱学结合了数字成像和光谱学的力量。对于图像中的每个像素,高光谱相机获取大量(通常为几十到几百个)连续光谱带的光强度(辐射率)。

高光谱成像或成像光谱学结合了数字成像和光谱学的力量。对于图像中的每个像素,高光谱相机获取大量(通常为几十到几百个)连续光谱带的光强度(辐射率)。因此,图像中的每个像素都包含连续光谱(辐射率或反射率),可用于非常精确和详细地表征场景中的物体。

手推扫帚

摄像机使用所谓的“推扫式”扫描模式逐行对场景进行成像。场景中的一条窄空间线一次成像,这条线在到达传感器阵列之前被分成光谱分量。在二维传感器阵列上,一维用于光谱分离,第二维用于在一个空间方向上成像。场景中的第二个空间维度来自相机在场景上的扫描(飞机运动)。结果可以看作是每个光谱通道的一个二维图像,或者图像中的每个像素都包含一个全光谱。


带你了解什么是高光谱相机

说明如何捕获高光谱数据立方体的一条空间线。

工作原理

简而言之,高光谱相机的操作如下:相机前光学元件将场景成像到一条狭缝上,该狭缝仅让来自场景中一条窄线的光通过。准直后,色散元件(在我们的例子中是透射光栅)分离不同的波长,然后光聚焦到探测器阵列上。光学器件的净效应是,对于沿着由狭缝定义的线的每个像素间隔,相应的光谱被投射到阵列上的一列检测器上。因此,从阵列中读出的数据包含一片高光谱图像,在一个方向上具有光谱信息,在另一个方向上具有空间(图像)信息。通过扫描整个场景,高光谱相机收集相邻线条的切片,形成具有两个空间维度和一个光谱维度的高光谱图像或“立方体”。请注意,扫描通常是应用程序固有的:在遥感中,扫描是由飞机或卫星运动提供的。此外,在许多工业质量控制应用中,产品可以方便地通过传送带上的传感器。

应用

高光谱相机能够获取远超人眼光谱范围的数据,该范围受最大波长约 700nm 的限制。高光谱相机可以配置为成像 2500nm,因此包括大部分红外光谱。对于许多应用,红外区域的反射/吸收特性对于表征、量化或分类场景中的物体至关重要。

随着传感器开发和计算能力的最新进展,高光谱成像现在已准备好从缓慢且不可靠的研究原型迈出一步,以适用于从在线工业监测/分类/分类到实验室测量、临床仪器等各种应用的可靠而准确的分析仪器医疗诊断以及机载和卫星遥感工具。高光谱相机非常适合所有这些应用领域和许多其他领域。

本文标签: 高光谱相机

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