光譜成像(Spectral Imaging)技術(shù)是指利用多個(gè)光譜通道進(jìn)行圖像采集、顯示、處理和分析解釋的技術(shù),融合了光譜學(xué)、光學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)與精密機(jī)械等的學(xué)科特點(diǎn)和應(yīng)用。本文從波段數(shù)量的角度介紹了光譜成像技術(shù)的類型。
一般來說,光譜成像(Spectral Imaging)技術(shù)是指利用多個(gè)光譜通道進(jìn)行圖像采集、顯示、處理和分析解釋的技術(shù)。如下圖所示,探測(cè)器件隨著波長的掃描而采集相應(yīng)圖像,則可以得到光譜圖像序列。利用光譜圖像序列進(jìn)行分析處理,不但可以得到光譜信息,還可以得到圖像信息,因此光譜成像技術(shù)是光譜分析與圖像分析的有機(jī)結(jié)合。 利用光譜圖像序列進(jìn)行分析處理,不但可以得到光譜信息,還可以得到圖像信息,因此光譜成像技術(shù)是光譜分析與圖像分析的有機(jī)結(jié)合。
光譜成像技術(shù),有時(shí)又稱成像光譜技術(shù),融合了光譜技術(shù)與成像技術(shù),交叉涵蓋了光譜學(xué)、光學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)與精密機(jī)械等多種學(xué)科,能夠同時(shí)獲得目標(biāo)得兩維空間信息與一維光譜信息。本文主要介紹了光譜成像技術(shù)的分類。
光譜,全稱光學(xué)頻譜,是光譜學(xué)研究的一個(gè)重要分支,指的是在復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)(如棱鏡、光柵)分光后,被色散開的單色光按波長(或頻率)大小而依次排列的圖案。其中,按照波長區(qū)域可以分為可見光譜(380nm-780nm的光波)、紫外光(短于380nm的光波)、紅外光(長于780nm的光波)。
按照光譜分辨率的不同,光譜成像技術(shù)可以分為多光譜、高光譜、超光譜三種,同時(shí)也出現(xiàn)了很多相關(guān)的產(chǎn)品。具體來說,
1. 多光譜成像技術(shù)
光譜范圍為可見光和不可見光,是一種能夠同時(shí)獲取光譜特征和空間圖像信息的技術(shù),是光電成像系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。多光譜成像系統(tǒng)可提供具有幾個(gè)或幾十個(gè)非連續(xù)波段的圖像,并已在農(nóng)業(yè)和食品領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
2. 高光譜成像技術(shù)
光譜范圍為可見光和近紅外光,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(cè)到單個(gè)對(duì)象不同空間位置上的獨(dú)特光譜“特征”,因此可以檢測(cè)到在視覺上無法區(qū)分的物質(zhì)。
3. 超光譜成像技術(shù)
光譜范圍為可見光,近紅外,短波紅外,中波紅外,熱紅外,超光譜成像系統(tǒng)可提供成千上萬個(gè)非連續(xù)波段的圖像,主要應(yīng)用于復(fù)雜的圖像分析。
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