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高光谱成像技术的一些具体应用介绍

发布时间:2023-12-13
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高光谱成像技术作为一种无损检测技术,它可以快速准确的获取待测样品的光谱信息和图像信息,对样品进行定性与定量的分析。作为一种新型的、高效的、非接触式的光学成像技术,高光谱成像技术具有广泛的应用。本文对高光谱成像技术的一些具体应用做了介绍。

高光谱成像技术作为一种无损检测技术,它可以快速准确的获取待测样品的光谱信息和图像信息,对样品进行定性与定量的分析。作为一种新型的、高效的、非接触式的光学成像技术,高光谱成像技术具有广泛的应用。本文对高光谱成像技术的一些具体应用做了介绍。

高光谱成像仪

由于光谱成像仪具有很高的光谱分辨率,因而能够提供更为丰富的地物细节,有利于地物物理、化学特性的反演,目前,光谱图像已经在地质、农业、海洋、军事等诸多领域显示出很强的应用潜力。

1.地质应用

地质应用是光谱成像技术应用的主要方向,也是成像光谱技术率先得到应用的领域。到目前为止,国内外很多机构在此领域对光谱图像数据进行研究。早在20世纪80年代,美国地质调查所已经利用光谱图像数据进行了蚀变矿物填图试验。中科院遥感应用研究所利用MAIS数据在新疆阿克苏柯坪地区进行油气勘查研究,区分了该地区从寒武、奥陶、志留、泥盆到二迭系的地层。

2.农业应用

农业应用也是光谱成像技术的一个主要应用领域,包括农作物长势和产量评估、作物类别调查和病虫害监测等诸多方面。由于光谱成像数据具有高光谱分辨率的特点,所以可以用来监测农作物的生长过程,光谱成像技术不但可区别不同农作物的种类,而且可以发现农作物在生长过程中光谱特征发生的微小变化。美国在20世纪90年代初倡导并实施“精准农业”,利用光谱成像仪定期获取农场作物的光谱图像数据,而后通过计算机的数据处理,对农作物施行精细耕作。

3.海洋应用

海洋资源是重要的自然资源,通过光谱图像数据,可以了解海洋的生态环境、水色水质变化、海洋的温度变化、叶绿素和浮游生物含量分析、海岸带和海洋生态变化及海洋污染检测、河口海岸的泥沙含量等,由于光谱成像仪具有光谱覆盖范围广、波段多等许多优点,已经成功应用于水体污染及过分开发导致频繁大面积赤潮监测等方面。

4.军事应用

光谱成像仪可获得景物目标精细光谱,从而可以识别地物目标的化学组成,以判断是否伪装、武器弹药性质以及水体特性等。在军事方面,光谱成像技术主要应用于以下几个领域:军事目标识别、武器生产调查、打击效果评价、武器使用探测以及海军作战应用。

(1)军事目标识别

隐蔽自己,揭露敌人的伪装是战争中最基本的手段。目前,大多数的伪装手段是改变目标的外表颜色特征,而不是光谱特征。由于地物目标与伪装材料具有不同的光谱特性,因此,利用光谱成像仪可以从伪装的物体中发现目标。

(2)武器生产调查

光谱成像仪不但可以探测目标的光谱特性、存在状况,也可用于物质成分分析。通过采集工厂产生烟雾的光谱,判定生产的武器类型,特别是打击武器。

(3)打击效果评估

通过观测战场的光谱变化,可获得对大规模地面战争打击效果评价,如打击后弹坑与树丛、树冠以及其它圆形目标的识别;打击后战场的人为处理:如发现打击后被填平的弹坑、放置示假目标、重新配置武器装备等等,从而为二次打击提供详实可靠的战场情报。

(4)武器使用探测

化学战剂武器与核武器、生物基因武器并称为三大大规模杀伤性武器。对上述武器的探测主要靠物质特征光谱识别技术,此时要求探测器具有超高的光谱分辨能力和灵敏度。通过对炮弹、导弹及其它武器所产生烟雾的探测,可以获得战场上武器的使用情况,如是否使用了核武器或生化战剂武器等,光谱成像技术为武器使用探测提供了可能。

(5)海军作战应用

利用光谱成像仪可以很好的探测浅水深度、海滩特征、水下危险物、海流、潮汐、水的透明度和能见度等,为海军从深海作战向浅海、近海联合作战转移提供了详实可靠的信息。

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