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高光谱图像技术的成像原理及数据处理方法你都了解吗?

发布时间:2023-08-18
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高光谱成像技术是一种新兴的、非接触式的无损检测技术,它能够同时体现一维表征像元光谱信息和目标二维空间景象的物理属性,并且具有较高的分辨率和图谱合一的属性,可以对样品的内外质量进行检测,是多信息融合检测样品质量的重要技术之一。本文对高光谱图像技术的成像原理及数据处理方法,感兴趣的朋友可以了解一下!

高光谱成像技术是一种新兴的、非接触式的无损检测技术,它能够同时体现一维表征像元光谱信息和目标二维空间景象的物理属性,并且具有较高的分辨率和图谱合一的属性,可以对样品的内外质量进行检测,是多信息融合检测样品质量的重要技术之一。本文对高光谱图像技术的成像原理及数据处理方法,感兴趣的朋友可以了解一下!

显微高光谱成像系统

什么是高光谱图像技术?

20世纪中期,高光谱技术出现,其中包含了光学技术,涵盖了电子学技术,涉及了信息处理等重要技术。所以可以说,高光谱图像技术就是在上述技术的基础上延伸而成的技术,即用在农产品检测上十分有效。所以,农畜产品等也会用该技术检测,通过光波扫描,随即全面接收产品信息,快捷方便并且趋于科学化。

所以,基于上述及其它被涉及的领域,专家们普遍觉得,高光谱图像技术的发展方向,即在农产品检测中是十分可观的。


高光谱图像技术的系统组成:

高光谱图像是一系列光波波长处的光学图像。该图像比多光谱图像有更高的分辨率,其精度达到了2~3nm的水平。高光谱图像数据是三维的,又称图像块。其中二维是像素的横纵坐标信息,第三维是其波长信息。

高光谱图像的系统硬件有计算机、光源、CCD 摄像头、图像采集卡及单色仪等。根据单色仪的差别,分两种方法来组建机械产品质量检测高光谱图像系统。

第一种是基于滤波器或滤波片的高光谱图像系统,采用的成像装置由光学滤波元件及CCD摄像头组成。经过连续的采集,一系列波段样品的二维图像如下图所示。

基于滤波器的高光谱成像的系统

第二种是基于成像光谱仪的高光谱图像系统,主要由成像光谱仪以及CCD摄像头组成。CCD摄像头以线列或面列探测器为敏感元件。成像光谱仪将检测机械反射或透射来的不同光分成不同单色光源后再进入CCD摄像头中。采用扫帚式成像的方法得到高光谱图像,如下图所示。

扫帚式成像的系统

高光谱图像技术的成像原理及数据处理方法:

高光谱成像仪,高光谱成像的重要部分,分为成像光谱仪、CCD 探测器,这种装置可以很高效的收取样品的信息。样品图像采集中,其收集的农产品表面反射的光可以在坐标轴上成像。这些连续的图像和光谱信息最后都会被一起采集,进行融合后,就会得到最后的光谱图像。

大多数专家会采用的步骤是:a.选择兴趣区域;b.采用主成分分析法、独立成分分析法(ICA)以及遗传算法(GA)等对感兴趣区域数据进行分析降维,去除冗余信息,找出特征波长,建立判别模型。常用的建模方法有:BP神经网络法,偏最小二乘法。

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