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高光谱成像存在哪些挑战?

发布时间:2023-10-16
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尽管高光谱成像能比多光谱成像系统产生更高的分辨率,但是它的成本和复杂性都相对较高。高光谱立方体是一种大型多维数据集,因此分析高光谱数据需要快速处理、灵敏的探测器和巨大的数据存储容量。这些因素大大增加了获取和处理高光谱数据的成本和复杂性。

尽管高光谱成像能比多光谱成像系统产生更高的分辨率,但是它的成本和复杂性都相对较高。高光谱立方体是一种大型多维数据集,因此分析高光谱数据需要快速处理、灵敏的探测器和巨大的数据存储容量。这些因素大大增加了获取和处理高光谱数据的成本和复杂性。例如,在空间应用中,一个主要问题是如何对高光谱卫星进行编程,使其自行对数据进行分类、排序,并且仅传输重要图像,因为传输和存储大量数据既困难又昂贵。

高光谱成像仪

对于工业应用而言,使用本地或远程图像存储和数据输出的决定,可能会影响应用的速度,而应用必须与生产同步。其他问题包括:确定适当的波长,选择具有适当光谱分辨率和空间分辨率的正确相机,以及在关键波长处选择具有足够强度的照明。由于高光谱成像通常需要高水平的物理理解,因此软件需要尽可能直观,并且能支持材料分类的轻松建立。


为了解决这些问题,迄今为止,高光谱成像技术发展的共同目标是:降低复杂性,使高光谱成像的工业应用比以往更容易、更快速、更便宜。这包括了使用CMOS工艺来消除复杂的光学相机设计;由相机、软件工具和处理单元组成的一个完整且易于使用的光谱成像平台;以及基于FT方法的相机,其能够实现高光吞吐量,并且可以在低光照条件下使用。


在接下来的几年中,随着高光谱成像技术在复杂性和成本方面的逐渐降低,它将不可避免地进入主流成像应用领域,因为它是唯一一种具有足够光谱分辨率和空间分辨率的技术,可以满足各个领域对材料精确可靠分析日益增长的需求。


而且,高光谱成像应用将会扩展到农业、环境监测和生物医药等新行业。随着对更精确和更准确的材料分析的需求不断增加,高光谱成像技术有望在上述这些市场中发挥重要作用。此外,预计遥感和无人机应用的增长,也将推动高光谱成像技术在环境监测和测绘应用中的需求。随着高光谱成像技术的不断发展,它有可能彻底改变我们理解和分析材料的方式,为各行各业提供新的理解和机会。


高光谱成像是一种工具,它有潜力对我们的生活和地球产生重大的积极影响。无论是用于促进可持续性、改善公共卫生还是提高安全保障,高光谱成像技术都在帮助我们以新的、令人兴奋的方式看待世界,并激励我们应对人类面临的一些巨大挑战。

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