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高光谱成像系统由哪些部件组成?其工作原理是怎样的?

发布时间:2023-07-21
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高光谱成像系统作为一种无损检测系统,可以快速的对样品的内部特征和外观属性进行无损检测,获取样本的图像信息和光谱信息,具有图谱合一的优点。那么,高光谱成像系统由哪些部件组成?其工作原理是怎样的?本文为大家做了介绍,对此感兴趣的朋友不妨了解一下!

高光谱成像系统作为一种无损检测系统,可以快速的对样品的内部特征和外观属性进行无损检测,获取样本的图像信息和光谱信息,具有图谱合一的优点。那么,高光谱成像系统由哪些部件组成?其工作原理是怎样的?本文为大家做了介绍,对此感兴趣的朋友不妨了解一下!

近红外光高光谱成像仪

高光谱成像系统的组成:

高光谱成像系统主要由光源、CCD摄像机、成像光谱仪、镜头、图像采集卡、计算机及控制装置等组成,如下图所示。其最主要的工作部件是成像光谱仪,它是一种新型传感器,于20世纪80年代初发展起来。

高光谱成像系统的组成

该光谱仪最重要的特点在于波段多且宽度窄,使得高光谱成像仪能探测到别的宽波段无法探测到的物体,光谱响应范围更广,光谱分辨率更高,能够更加精细地发现被探测物的微小特征,更重要的是它可以提供空间域和光谱域信息的结合,也就是“图谱合一”,但同时也存在着数据量大、冗余信息多的特点。


高光谱成像系统的工作原理:

根据高光谱图像采集和形成方式的不同,其获取方式可以分为点扫描、线扫描和面扫描3种方式。点扫描方式每次只能获取1个像素点的光谱,为获取高光谱图像需频繁地移动光谱相机或检测对象,不利于快速检测,因此,点扫描方式常用于微观对象的检测。线扫描方式每次可以获取扫描线上所有点的光谱,该方式特别适合于传送带上方物体的动态检测,是样品品质检测时最常用的图像获取方式。点扫描和线扫描方式都是在空间域进行扫描,而面扫描是在光谱域进行扫描的方式,面扫描方式每次可以获取单个波长下完整的空间图像,通过面扫描获取高光谱图像时需要转动滤光片切换轮或调节可调滤波器。面扫描方式一般用于所需波长图像数目较少的多光谱成像系统中。

所谓的高光谱图像就是数据立方块,指在光谱维度上进行了更加细致的分割,在光谱维度上有多个通道。通过高光谱设备获取到的数据立方块,不仅可以获得图像上每个点的光谱数据,而且可以获得任一谱段的图像信息。

由于高光谱数据信息量大,冗余度高,在实际应用中选择最有效的波长来开发多光谱成像系统很有必要。多光谱成像技术的原理,是利用物体对不同波长光线的吸收存在差异,通过对目标物体在一组红外和近红外范围内特定光线波长中的光强度变化进行监测,来实现检测、辨别等应用需求。其最大的优势就是所捕获的单色图像的波长是通过窄带滤波器自由选择的最有效波长,以达到实时检测的目的。

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