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你了解高光谱成像技术吗?它的原理是怎么样的?

发布时间:2023-09-15
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高光谱成像技术是由光学成像技术及光谱技术结合发展而来,该技术可以准确的获取样本的图像信息及光谱信息,再通过相应的分析软件进行处理,对样本进行定性与定量的分析。那么,你了解高光谱成像技术吗?它的原理是怎么样的?本文为大家做了详细的介绍,对高光谱知识感兴趣的朋友可以了解一下!

高光谱成像技术是由光学成像技术及光谱技术结合发展而来,该技术可以准确的获取样本的图像信息及光谱信息,再通过相应的分析软件进行处理,对样本进行定性与定量的分析。那么,你了解高光谱成像技术吗?它的原理是怎么样的?本文为大家做了详细的介绍,对高光谱知识感兴趣的朋友可以了解一下!

高光谱成像仪

高光谱成像技术简介:

光谱成像技术是由成像技术与光谱技术结合而来,能够在连续光谱段上对同一被测物同时成像,在探测物体空间特征的同时又将每个空间像元色散形成几十个到几百个波段,用数十甚至数百个波段来成像。而所谓的光谱分辨率是指成像的相对波段宽度,在一定的光谱区间内,波段间隔分得愈细,波段愈多,光谱分辨率就愈高。根据光谱分辨率的不同,光谱成像仪可以分为多光谱成像仪、高光谱成像仪、超光谱成像仪。通常光谱通道越多,其分辨物体的能力越强。

高光谱成像技术是遥感技术中的一个重要部分,是高光谱分辨率遥感技术的简称,诞生于上世纪末。其利用成像光谱仪在若干个连续窄带光谱波段上同时对待测目标成像,所得数据包含了丰富的空间、辐射和光谱三重信息。相对于多光谱而言,它有更多的波段数目、更高的光谱分辨率。


高光谱成像技术的原理:

高光谱成像技术的基本组成分为两部分:一部分是高光谱成像仪,另一部分是高光谱数据分析软件。

高光谱成像仪中的光源一般为卤素灯,可以提供较集中的照射光源。收集图像装置一般为高光谱照相机,而其中最主要的部分为面阵电荷耦合器(CCD)传感器,可以将所获得的图像转换为数字数据,以便程序对图像进行进一步的分析与处理,其光谱范围一般为400~800nm。系统中另外一个重要的组成部分为分光系统,目前主要应用到了四种分光方式:棱镜-光栅-棱镜系统、傅立叶变换光谱仪、液晶调谐滤波器、层析成像光谱仪。

其中,棱镜-光栅-棱镜系统可同时呈现瞬时视场内样品的多个光谱图像,技术较成熟,应用也比较广泛,但必须进行推帚(平动推扫),才可以最终获得整个样本的二维图像及光谱数据。这就需要依赖仪器平动装置协助样本的平面推动,对装置的平面稳定性要求较高。傅里叶的优点在于其可以在氙气闪光灯曝光瞬间捕获光谱图像,减少了由于扫视等不自主眼动导致的跨光谱重定位,同样也免除了由于各种因素(如图像的几何变化及入射眼底光的耦合效率变化等)引起的闪光强度变化,降低了数据统一化的需要。液晶调谐滤波器置于光通路中便可将光源分成不同波长,在调节系统控制下液晶调谐滤波器 的波长筛选标准进行相应的改变,可一次呈现被测眼底某一设定波长内整个观察区域内的二维图像及光谱信息。但该技术在我国应用尚受滤光片水平限制。层析成像光谱仪对空间及光谱数据的获取时间也很短(通常以毫秒计算),降低了因动眼引起的图像获取误差,且任何时间内几乎所有收集的光(约70%)都可以通过探测器,使光能得到充分利用。

当设备获取图像的时间较长时,由于受到电压影响下光源不稳定、曝光时间等各种因素的影响,所获取的样本的图像信息及光谱信息均需要经过转换或校正。操作系统自身光谱误差因素对生物组织光谱的影响可通过光谱响应校正借以消除。要使系统获得的光谱数据具有可比性还需要通过透射率光谱反演处理。

计算机层析算法可以将所得空间向量及声波信息重组为一个“数据立方体”,再利用光学衍射元件进一步整合为一张电脑全息图像[16],可方便地从形态上对样本进行观察,并从光谱角度对样本进行生化分析。

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