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高光谱成像技术帮您获取图像本质信息
发布时间:2019-06-11 点击次数:20次
 
  人们日常生活中所见的光,是由多种颜色构成的复色光,通过棱镜等分光后显现的是单色光。这些单色光按不同波长(或频率)大小依次排列形成的图案,就是光谱。
  光谱分析是人类借助光认知世界的重要方式,地球上不同的元素及其化合物都有自己独特的光谱特征,光谱因此被视为辨别物质的“指纹”。如果说肉眼光学成像能看到物质的形状、尺寸等信息,光谱分析则能获取物质的成分信息。
  高光谱遥感起源于20世纪70年代初的多光谱遥感,它将成像技术与光谱技术结合在一起,在对目标的空间特征成像的同时,对每个空间像元经过色散形成几十乃至几百个窄波段以进行连续的光谱覆盖,这样形成的遥感数据可以用“图像立方体”来形象的描述。同传统遥感技术相比,其所获取的图像包含丰富的空间、辐射和光谱三重信息。高光谱能呈现人眼看不到的细节、辨别不同成分的物质,因此该技术在国防军事、精准农业、水环境监测、地矿勘察等领域都有广阔应用价值。
  高光谱成像系统的主要工作部件是成像光谱仪,它是一种新型传感器,研制这类仪器的目的是为获取大量窄波段连续光谱图像数据,使每个像元具有几乎连续的光谱数据。它是一系列光波在不同波长处的光学图像,通常包含数十到数百个波段,光谱分辨率一般为小于10nm。由于高光谱成像所获得的高光谱图像对图像中的每个像素都能提供一条几乎连续的光谱曲线,其在待测物上获得空间信息的同时又能获得比多光谱更为丰富光谱数据信息,这些数据信息可用来生成复杂模型,来进行判别、分类、识别图像中的材料。
  通过高光谱成像获取待测物的高光谱图像包含了待测物的丰富的空间、光谱和辐射三重信息。这些信息不仅表现了地物空间分布的影像特征,同时也可能以其中某一像元或像元组为目标获取它们的辐射强度以及光谱特征。影像、辐射与光谱是高光谱图像中的3个重要特征,这3个特征的有机结合就是高光谱图像。
  高光谱成像技术应用:
  1.食品安全
  高光谱成像技术融合了传统的成像和光谱技术的优点,可以同时获取被检测物体的空间信息和光谱信息。因此该技术既可以像检测物体的外部品质,又可以像光谱技术一样检测物体的内部品质和品质安全。目前,已经有大量的基于高光谱成像技术检测水果和蔬菜品质与安全的研究性论文发表。
  2.医学诊断
  高光谱成像是一个新兴的,非破坏性的,先进的光学技术。它具有光谱和成像的双重功能,这种双重功能使得高光谱成像能够同时提供实验对象的化学和物理特征,并具有良好的空间分辨率。高光谱成像作为一种特殊光学诊断技术,具有成像系统多样化、研究对象广泛化、临床诊断实用化和分析方法功能化等特征,具有原位实时活体诊断疾病(特别是肿瘤)的潜力,,临床应用前景广阔,值得深入研究。
  3.航天领域
  根据目前公开的信息可以认为航天高光谱成像仪将进入新一轮发展。在仪器性能方面,民用高光谱成像仪主要通过扩大幅宽提高灵敏度等措施来满足地球科学等应用需求;军用高光谱成像仪将在空间分辨率谱段覆盖和信息实时处理能力方面进一步发展。根据现有能力和水平国内发展空间分辨率30m左右幅宽大于60km的航天高光谱成像系统的条件已经基本具备,这样的技术指标已经能够满足矿产调查环境监测和农林估产等需求并具有一定的先进性。
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