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目前国内高光谱相机的发展趋势怎么样?高光谱相机技术类型有哪些?

发布时间:2023-06-09
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目前国内高光谱相机的发展趋势怎么样?高光谱相机技术类型有哪些?

高光谱相机在不断发展的科技进步中扮演着越来越重要的角色,其应用范围也日益广泛。除了在医学诊断、生物测量和航空领域的应用外,高光谱相机还在纺织品检测、印刷品检测、果蔬分选等日常工作生产中发挥着重要作用。一台高品质的高光谱相机能够使工作变得更加简单高效,从而提高生产效率并降低企业的人力物力成本,进而获得更高的利益。高光谱成像技术在食品安全、自然灾害预测、环境保护、生物医学、农林牧畜渔等领域都有广泛的应用。然而,目前高光谱成像技术在更多场景中的应用、推广和产业化受到了成本和便捷性方面的限制。


首先,高光谱相机系统的复杂性和高成本是阻碍其市场增长的因素之一。高光谱相机的成本较高,并且需要对更大量的成像数据进行分析,这增加了整体系统成本,限制了市场的增长速度。


其次,使用体验的便捷性也是一个问题。在购买高光谱相机之前,很难获得厂家的技术支持并进行评估。这种情况限制了高光谱相机在国内的推广和使用。


另外,由于国内厂家在高光谱相机技术方向上的发展不足,导致国内几乎没有高光谱相机产品。这进一步限制了高光谱相机在国内的发展。


然而,随着应用需求的扩展、传感器设计和技术创新的推动,高光谱成像的产业链正在逐渐成熟发展,这将推动高光谱相机的推广。如果高光谱相机能够进入日常生产和应用领域,例如智能手机、物联网设备,基于新技术的丰富应用和智能功能将带来人们生活方式的巨大变化,使高光谱成像得到广泛宣传与应用。


高光谱相机技术类型有哪些?高光谱相机根据工作原理的不同,可以分为四种类型:点扫描相机(whiskbroom)、线扫描相机(pushbroom)、光谱扫描相机(基于光谱扫描的区域扫描或平面扫描)和快照相机。

点扫描相机通过一次捕捉一个单一像素来工作,成像设备是一个分光仪。当相机的光栅扫描样本时,会生成包含样本所有光谱信息的图像。尽管这种方法的图像采集过程耗时较长,但其具有很高的光谱分辨率,适用于需要两个方向自由度的应用,例如卫星。


线扫描相机相比点扫描相机更快,能够提供高光谱分辨率,一次捕捉一条线。成像设备是光谱仪和灰度相机。由于具有高光谱分辨率,成像速度较快,目前应用最为广泛。


光谱扫描相机能够一次性收集给定波长的全部空间信息。它通过一张图像或一个波长一次生成一个高光谱立方体。虽然每幅图像的生成速度很快,但由于改变波长需要时间,因此光谱扫描生成立方体的速度较慢。成像设备是可调的滤光片和灰度相机。


高光谱相机能够捕捉高光谱视频,并且速度较快,是拍摄运动物体的理想选择。目前应用较多的是基于多通道滤光片的实现。虽然成像速度快,但这类相机通常提供有限的光谱分辨率和空间分辨率。


图:高光谱相机类型及其各自采集和数据存储的方法:(a)whiskbroom相机(点扫描);(b)pushbroom相机(线扫描);(c)基于光谱扫描的相机(区域扫描或平面扫描);(d)快照相机(单次拍摄)。

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