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什么是高光谱成像技术?高光谱成像技术有何优势?

发布时间:2023-09-15
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什么是高光谱成像技术?高光谱成像技术是利用高光谱成像仪逐一拍摄相邻单波长光信号,然后融合所有波长的图像以形成样本的高光谱图像,因而有着图谱合一的独特优势。本文对高光谱成像技术的类型及优势做了介绍,对此感兴趣的朋友可以了解一下!

什么是高光谱成像技术?高光谱成像技术是利用高光谱成像仪逐一拍摄相邻单波长光信号,然后融合所有波长的图像以形成样本的高光谱图像,因而有着图谱合一的独特优势。本文对高光谱成像技术的类型及优势做了介绍,对此感兴趣的朋友可以了解一下!

显微高光谱成像仪

高光谱成像技术的简介:

光谱技术是一种基于光的散射、发射或吸收信息来检测样品内部结构或成分含量的技术,而成像技术则是通过探测器得到样品的高清晰度图像从而对其空间上的特性进行分析。这两种技术是光电技术中的两个重要领域,原本按照各自的道路发展,然而从20世纪60年代开始,随着遥感技术的兴起,学者们开始热衷于对地表勘探和空间探索的研究,而单独获取光谱或图像信息已经无法满足相关研究的需求了。因此将光谱以及图像信息结合在一起的技术手段成为当前的重要需求,这就极大地促进了光谱与成像技术二者的结合,成像光谱技术由此应运而生。依据光谱分辨率,成像光谱技术能被分成以下三类:

1.超光谱成像技术:将可见/近红外波段范围分为上千个相邻窄波长,其分辨率Δλ= 0.001λ数量级。

2.高光谱成像技术:将可见/近红外波段范围分为几十至数百个相邻窄波长,其分辨率△λ=0.01λ数量级。

3.多光谱成像技术:将可见/近红外波段范围仅分为几个相邻窄波长,其分辨率△λ=0.1λ数量级。


高光成像技术的原理:

高光谱成像技术可以为每个像元提供数十甚至数百个窄波段光谱信息,这些光谱信息能够形成一条完整的连续的光谱曲线。高光谱图像数据是三维的,可以用“三维数据块”来描述。它不仅包含了以x和y为坐标轴的二维平面像素信息,还包含了以λ为坐标轴的三维波长信息。

因为高光谱技术是成像技术和光谱技术的结合,所以高光谱对所采集的样本的光谱信息不仅能够反映样本的大小、形状、缺陷等外部品质特征,还可以反映样品内部的物理结构和化学成分的差别。这些特征充分证明了高光谱成像技术在无损检测方面要优于其他检测技术。


高光谱成像技术的优势:

1.光谱分辨率较高

高光谱成像所用的光谱仪在可见-近红外光谱范围内被划分为上百个波段,分辨率在2.8-5nm之间,波段的划分跟多光谱技术相比显得更为精细,并且是连续分布,能够反映的信息量也得到了极大的提高。

2.波长覆盖范围较广

高光谱成像的光谱仪的光谱覆盖范围为:紫外(200-400nm)、可见光(400-760nm)、近红外(760-2560nm)以及波长范围大于2560nm的区域,波长覆盖范围很广。

3.图像和光谱信息集于一体,信息反映全面

高光谱成像技术是一种新兴的信息融合检测技术,它集光谱信息和图像信息于一体。它在准确的反映待测样本表面上的图像信息的同时也能够够采集到样本内部各点或线的光谱信息,使得其能够进一步的确定样本内的结构组成和成分信息,因此可以检测出待测样本的全部所需信息。

4.无需前处理、无污染、方便快捷

高光谱成像技术采用具有极强穿透能力的光,在对待测样本进行检测的时候,不需要对待测样本进行任何的处理,它能够穿透塑料或者玻璃来对待测样本直接的检测,同时也不用使用任何的化学试剂。相对于传统的分析方法而言,在不会导致环境污染的同时也可以节约大量的化学试剂的使用费用。仪器测定时间短。

5.无破坏性

无破坏性也是高光谱成像技术的一大特点,因为它的无破坏性使得高光谱成像技术可以对果蔬、谷物和肉类等多种农副产品进行无损检测。在农产品的储藏库中安装高光谱自动检测装置,可实现储藏品的自动检测,节省大量人力、物力和时间。

6.测定速度快

高光谱图像的原始光谱信息必须由计算机进行原始数据的处理和分析,在获得待测样本的原始数据后即可立即获得定性或定量的结果,整个分析所需时间大约在2分钟之内,并且能够根据同一原始光谱数据的处理分析得出待测样本各种组成或性质数据。

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