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了解高光谱成像技术关键参数

发布时间:2023-07-18
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对于多种多样的光谱成像技术如何评价和了解,可以重点关注空间分辨率、光谱分辨率和准确率等主要参数,同时关注成像系统在设计复杂度、物理尺寸、系统成本、可量产性、可靠性方面。总的来说,就是得到一个稳定可靠的高质量的光谱图像,是整个技术的核心。

对于多种多样的光谱成像技术如何评价和了解,可以重点关注空间分辨率、光谱分辨率和准确率等主要参数,同时关注成像系统在设计复杂度、物理尺寸、系统成本、可量产性、可靠性方面。总的来说,就是得到一个稳定可靠的高质量的光谱图像,是整个技术的核心。下面简单介绍几个关键参数。


空间分辨率(Spatial Resolution)

空间分辨率是评价传感器性能和图像的重要指标之一,同样也是用成像像素来表征空间分辨率,一般分辨率在一百万以下。


光谱分辨率(Spectral Resolution)

指光谱系统所选用的波段数多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小。即通道数、中心波长、带宽三个因素共同决定光谱分辨率,可理解为能够区分或识别光谱中各波段光的能力。与光谱仪的分辨能力密切相关。分得愈细,波段愈多,光谱分辨率就愈高。

光谱分辨率是一个概念,狭义的光谱分辨率仅指波段宽度,如何计算需要一个指标,半波宽度就是这个指标。


半峰全宽(Full width at half maximum)

英文简称FWHM,也称作半高全宽、或半高宽、半波宽。指达到光谱峰高一半处的光谱宽度。如下图。半波宽是衡量高光谱成像系统的一个关键技术参数,可表征其对光谱细分和区分的能力。多光谱常见半波宽在10-1λ量级 ,高光谱通常在10-2λ量级。


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 FWHW示意图


光谱采样率

通俗理解为通道数,即能获取的不同中心波长的波段数。多光谱常见3-30个 ,高光谱通常在100-300个。相同条件下,高光谱成像系统支持的通道数的多少,由光谱调节精细度、灵活度决定。


可靠性

毕竟光谱信息属于光与物体相互作用所产生的信息,比较敏感。那么稳定性、一致性、抗震动等就变得非常重要。有很多的器件随温度变化、机械和时间变化形成的漂移是成像系统的主要误差来源,实际应用中的测试精度很大依赖于成像系统在此方面的稳定性。主要关注温度漂移特性、震动稳定性等。没有稳定一致的物理数据采集,要保证基于数据的算法运行有良好应用效果有很大难度。

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