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一文讀懂高光譜技術(shù)的詳細(xì)原理和應(yīng)用
閱讀：2292 發(fā)布時(shí)間：2021-7-27
高光譜成像主要用于測(cè)量光與物質(zhì)相互作用后的反射光,，因此也是一種表面測(cè)量技術(shù),。Headwall的Hyperspec®HSI屬于線掃描設(shè)備，可通過稱為儀器狹縫的狹長入光口觀察場景,。狹縫一次捕獲一行場景,，并通過傳感器獲取對(duì)應(yīng)一行場景中每個(gè)點(diǎn)的光譜信息,。通過將儀器狹縫瞄準(zhǔn)到感興趣的區(qū)域，或?qū)⒁苿?dòng)物體掃過儀器的前面（例如,，裝有產(chǎn)品的傳送帶）,，進(jìn)而可以對(duì)整個(gè)場景進(jìn)行成像，并獲取整個(gè)場景內(nèi)逐個(gè)點(diǎn)的光譜信息,。
在室外使用高光譜成像儀（HSI）時(shí),，太陽作為照亮感興趣區(qū)域或物體的寬光譜光源。HSI通常裝在無人飛行器（UAV）和有人駕駛飛機(jī)上以掃描大面積區(qū)域,，或者安裝在帶有旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的三腳架或其他堅(jiān)固的地面支架上進(jìn)行靜態(tài)掃描,。在室內(nèi)使用傳感器時(shí)，則需要使用人造寬光譜光源,，例如鹵鎢燈,，并且需要同時(shí)使用將傳感器掃過樣品或樣品掃過傳感器的方法獲取數(shù)據(jù),。
成像系統(tǒng)的核心是使用一個(gè)高質(zhì)量的全息衍射光柵,，該光柵和其他成像光學(xué)元件共同形成獲取光譜（中心位置圖片）。從左上角開始開始順時(shí)針方向的圖片分別為：用于航空遙感的成像系統(tǒng)集成在輕型無人機(jī)上測(cè)成像系統(tǒng),；安裝在三腳架頂部的地面可見到近紅外成像系統(tǒng),；以及用于對(duì)實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式小樣品進(jìn)行成像的掃描套件。
典型應(yīng)用：
高光譜設(shè)備可以檢測(cè)人眼不可見的紅外特定油漆或染料,。同樣,，相比于多光譜系統(tǒng)，60或300波段的HSI系統(tǒng)可以提供更豐富的材料反射光譜信息,，以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的物質(zhì)表征檢測(cè),。如下圖即為實(shí)驗(yàn)室中將一片新鮮動(dòng)物組織放置于傳送帶上使用成像儀所獲取的圖像和光譜信息：
不同區(qū)域的光譜圖：
（a）組織樣品上被標(biāo)記的純脂肪區(qū)域,，大理石花紋和純瘦肉部分的區(qū)域,；
（b）標(biāo)記在（a）圖不同區(qū)域的光譜圖,。
此外我們還可以提供直觀的軟件程序?qū)哂?光譜特征的不同物質(zhì)進(jìn)行成像分析,、分類和可視化。無論這些數(shù)據(jù)是從空中,、地面上還是在實(shí)驗(yàn)室獲得,，您都可以在計(jì)算機(jī)屏幕上看到那些可能不能夠用眼睛分辨的細(xì)節(jié)。