高光谱成像技术是基于非常多窄波段的影像数据技术,它将成像技术与光谱技术相结合,探测目标的二维几何空间及一维光谱信息,获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。高光谱成像技术发展迅速,常见的包括光栅分光、声光可调谐滤波分光、棱镜分光、芯片镀膜等。可以应用在食品安全、医学诊断、航天领域等领域。

1.高光谱成像技术原理

高光谱成像技术光栅分光原理在经典物理学中,光波穿过狭缝、小孔或者圆盘之类的障碍物时,不同波长的光会发生不同程度的弯散传播,再通过光栅进行衍射分光,形成一条条谱带。也就是说:空间中的一维信息通过镜头和狭缝后,不同波长的光按照不同程度的弯散传播,这一维图像上的每个点,再通过光栅进行衍射分光,形成一个谱带,照射到探测器上,探测器上的每个像素位置和强度表征光谱和强度。

高光谱成像技术原理

2.高光谱成像技术发展历程

高光谱成像技术的发展 同其它高光谱成像技术一样,高光谱成像可以收集和处理电磁波频谱的信息。其目的是获取场景图像中各个像素的光谱信息,用于目标定位、材料识别和检测过程。它的光谱图有两种,一种是推扫,一种是随时间变化读出图像,另一种是快照超光谱成像,即通过凝视阵列产生瞬间图像。 人眼可见光主要分为三个波段(长波-被视为红色,中波-被视为绿色,短波-被视为蓝色),光谱成像将光谱分为更多的波段。这种将图像分割成带的技术可以扩展到可见光以外。

高光谱成像技术发展历程

3.高光谱成像技术的应用

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。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。

高光谱成像技术的应用