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显微高光谱成像系统的成像原理及主要技术指标介绍

发布时间:2023-09-08
浏览次数:228

显微高光谱成像系统将二维成像技术和光谱技术有机的结合起来,不仅能对物体进行形态成像,还能提供丰富的光谱信息,由于它具有光谱分辨率高、波段多、图像与光谱相结合等优点,因此被广泛的应用于精准农业、医药工程等不同的领域。本文对显微高光谱成像系统的成像原理及主要技术指标做了介绍,对此感兴趣的朋友可以了解一下!

显微高光谱成像系统将二维成像技术和光谱技术有机的结合起来,不仅能对物体进行形态成像,还能提供丰富的光谱信息,由于它具有光谱分辨率高、波段多、图像与光谱相结合等优点,因此被广泛的应用于精准农业、医药工程等不同的领域。本文对显微高光谱成像系统的成像原理及主要技术指标做了介绍,对此感兴趣的朋友可以了解一下!

显微高光谱成像系统

显微高光谱成像系统的成像原理:

显微高光谱成像实验系统基于推帚式成像光谱仪的原理进行设计,光路原理图如下图所示。

显微高光谱成像系统光路原理图

处于显微镜载物台上的样品被柯勒照明系统照明,瞬时视场内的样品条带通过显微镜物镜和0.6倍C-Mount接口镜头成像于分光计的狭缝处,再经过光谱分光组件后,在垂直样品条带方向按光谱色散,最后成像于CCD像面。CCD光敏面平行于狭缝的一维称为空间维,垂直于狭缝的一维称为光谱维,空间维每一行光敏元上得到的是样品条带一个光谱波段的像,这样面阵CCD相机每帧图像便对应于一个样品条带的多光谱图像。通过载物台自动装置对样品进行推扫,就得到整个样品的二维图像及光谱数据,即图像立方体。


显微高光谱成像系统的主要技术指标:

1.光谱范围

因为显微镜属于透射式主动光学系统,其光源一般为可见光;另外,对于光栅分光,根据光栅方程得知,当波长为λ1的第k1级光谱与波长为λ2的第k2级光谱满足k1λ1=k2λ2时,将发生光谱重叠,因此为了避免光谱重叠,可以选择不同波段的光谱范围。

2.波段数

波段数的选取主要根据CCD相机的光谱维像元数的多少及其像元合并而定,一般没有严格的标准。

3.光谱分辨率

光谱分辨率主要与分光计的狭缝宽度有关。狭缝越窄,则光谱分辨率越高,但系统接收到的能量也随之降低;因此,在保证足够光学能量的前提下,可减小狭缝宽度,以提高光谱分辨率。

4.空间分辨率

空间分辨率主要与显微物镜的数字孔径、CCD像元大小有关。例如,如果CCD像元尺寸为27Hm,当选用40倍物镜时,系统空间分辨率为1.125um。

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