光譜分析作為自然科學(xué)分析的重要手段,光譜技術(shù)常常用來檢測物體的物理結(jié)構(gòu),、化學(xué)成分等指標(biāo),。
傳統(tǒng)光譜分析,都是通過待測物自發(fā)光或者與光源的相互作用而進(jìn)行分析的物體的,,從空間維度上看,,傳統(tǒng)光譜分析大多是針對一個單點(diǎn)位置。而圖像光譜測量則是結(jié)合了光譜技術(shù)和成像技術(shù),,將光譜分辨能力和圖形分辨能力相結(jié)合,,造就了空間維度上的面光譜分析,也就是現(xiàn)在的多光譜成像和高光譜成像技術(shù),。
光譜,、多光譜和高光譜之間的區(qū)別?
光譜(Spectrum):是復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)(如棱鏡,、光柵)分光后,,被色散分離成的單色光,通過成像系統(tǒng),,投射在探測器上成為按波長(或頻率)大小依次排列的圖案,,既稱為光學(xué)頻譜,。
海洋光學(xué)的光譜儀正是基于這樣的原理設(shè)計制造的,。
光波根據(jù)波長不同,,又有不同的稱謂:波長處于380和780nm之間的光波稱為可見光,短于380nm的稱之為紫外光,;而長于780nm的則為紅外光(紅外光又分為近紅外,、中紅外、遠(yuǎn)紅外等等),。
多光譜技術(shù)(Multispectral):是指能同時獲取多個光學(xué)頻譜波段(通常大于等于3個),,并在可見光的基礎(chǔ)上向紅外光和紫外光兩個方向擴(kuò)展的光譜探測技術(shù)。常見實現(xiàn)方法是通過各種濾光片或分光器與多種感光膠片的組合,,使其在同一時刻分別接收同一目標(biāo)在不同窄光譜波段范圍內(nèi)輻射或反射的光信號,,得到目標(biāo)在幾張不同光譜帶的照片。
身邊最常見的多光譜照片是彩色相機(jī)拍攝的照片,,如下圖,,從頻譜上看,其包含了紅色(1),,綠色(2)和藍(lán)色(3)三個光學(xué)頻譜波段的信息,。如果在相機(jī)或者探測器上,增加更多的頻帶如頻帶(4)和(5),,就可以獲得一個含多個頻帶的多光譜照片了,。
多光譜技術(shù)結(jié)合成像硬件,即可圖像形式呈現(xiàn)多光譜信息,。
當(dāng)然也可以僅使用探測器進(jìn)行單個空間點(diǎn)位的光譜信息獲取,。海洋光學(xué)旗下品牌Pixelteq以*的芯片濾光技術(shù),可以實現(xiàn)在9*9cm的芯片上獲取8個通道的光譜信息,,特別適用于空間和成本要求*的應(yīng)用場合,。
高光譜成像(Hypespectral):是一種可以捕獲和分析一片空間區(qū)域內(nèi)逐點(diǎn)上光譜的精細(xì)技術(shù),由于可以檢測到單個對象不同空間位置上的*光譜“特征”因此可以檢測到在視覺上無法區(qū)分的物質(zhì),。
物體與光源的光相互作用并被非成像光譜分析設(shè)備(比如光譜儀)接收后,,設(shè)備可以精確地反應(yīng)出接收到的光信號在光譜頻帶上分布的強(qiáng)度差異也就是光譜信息。
而使用高光譜設(shè)備時,,從成像特性角度看,,可以了解到樣品各個位置的光譜信息,從光譜特性角度看,,可以了解在特定光譜帶內(nèi)的信號位置分布,,也就是說,高光譜設(shè)備可以獲取更加豐富的細(xì)節(jié)信息,。
例如:人眼只能接收三個光譜頻段中物體的光能量信號:紅色,,綠色和藍(lán)色,。也就是我們常稱的發(fā)光三原色,但是事實上我們能夠看到由這三種顏色的組合產(chǎn)生的橙色,,紫色,,青綠色等等的更細(xì)微的色彩。但是,,我們并不不能區(qū)分純黃色和紅綠二色的混合色的差異,,這也稱之為“同色異譜”。但是高光譜成像卻可以輕松分辨其中的區(qū)別,。
高光譜成像主要用于測量光與物質(zhì)相互作用后的反射光,,因此也是一種表面測量技術(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應(yīng)一行場景中每個點(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苿游矬w掃過儀器的前面(例如,裝有產(chǎn)品的傳送帶),,進(jìn)而可以對整個場景進(jìn)行成像,,并獲取整個場景內(nèi)逐個點(diǎn)的光譜信息。
相關(guān)產(chǎn)品
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