什么是高光譜成像技術(shù)？高光譜成像技術(shù)是一種融合了圖像和光譜的檢測技術(shù)，能同時獲取待測物體的空間信息和光譜信息，因此該技術(shù)既可以直觀反映研究對象外觀紋理特征，又可以像光譜信息一樣間接反映物體內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)和品質(zhì)成分特性。本文對高光譜成像技術(shù)的具體應用作了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！
什么是高光譜成像技術(shù)？
高光譜成像技術(shù)，是一種新興的集數(shù)字攝像機和光譜攝制于一體的無接觸式檢測技術(shù)，具有高效、實時、在線等無損檢測特點。其中，待測物影像信息借助成像光譜儀完成提取，由于空間掃描由器件的固體自掃描完成，像元凝視時間長，從而獲取圖像的空間分辨率較高，與此同時，成像光譜儀同步采集待測物物質(zhì)結(jié)構(gòu)及化學組成對應的光譜信息，高光譜成像系統(tǒng)在納米級的光譜分辨率上，以幾十至數(shù)百個波長同時對物體連續(xù)成像，實現(xiàn)物體空間信息、光譜信息和光強度信息的同步獲取，從而構(gòu)建三維數(shù)據(jù)空間體。光譜采集方式包含反射、透射、散射和熒光4種模式，其光譜覆蓋面包含紫外、可見光、近紅外和中紅外區(qū)域，所獲波段信息量大、分辨率高、連續(xù)性強，可為待測物屬性分析與判斷提供依據(jù)。在既定光源條件下，樣品經(jīng)成像光譜儀采集光譜數(shù)據(jù)后傳輸?shù)絇C機進行相關(guān)數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)采集部位可由移動平臺控制實現(xiàn)。
通常，高光譜成像技術(shù)對目標產(chǎn)物的成功反演大致需要2個階段，即光譜圖像信息前處理和提取信息與目標產(chǎn)物擬合預測。其中，前者包含圖像預處理技術(shù)、切趾處理技術(shù)、光譜復原技術(shù)、相位校正技術(shù)、光譜定標技術(shù)等，后者可通過主成分分析、灰度共生矩陣等方法提取特征波段變量作為輸入變量，然后結(jié)合支持向量機、偏最小二乘法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊邏輯等算法構(gòu)建預測模型，實現(xiàn)對目標變量的成功反演。
高光譜成像技術(shù)的具體應用：
1.在生態(tài)資源領(lǐng)域的應用
在生態(tài)資源領(lǐng)域，高光譜成像技術(shù)與遙感技術(shù)的結(jié)合，以高精度、高效率的優(yōu)勢可以實現(xiàn)植被覆蓋勘探與識別、地表生物數(shù)量估計、大氣污染狀況評估、地質(zhì)環(huán)境污染動態(tài)勘測等。在水質(zhì)污染情況檢測中，高光譜成像技術(shù)能根據(jù)水資源中含有不同有機物所反映在圖譜中的波段變化，根據(jù)光譜特征的相關(guān)性與差異性評判水質(zhì)污染狀況。還能通過空間信息、輻射強度分布情況判斷水資源中污染物的探測、水溫實時監(jiān)控等。同理，在地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查工作中，通過捕獲的空間信息、光譜信息、輻射強度信息實現(xiàn)地質(zhì)礦產(chǎn)資源的識別與分布情況。
2.在軍事航天領(lǐng)域的應用
在軍事航天領(lǐng)域，高光譜成像技術(shù)主要應用于軍事偵查、探測目標的偽裝性、欺騙性，發(fā)覺隱藏目標等方面。通過比對偽裝目標與樣本材料的譜圖差異性分辨真假，顯示遮擋物體與環(huán)境之間的光譜特征的差異實驗目標的揭露，達到反欺詐的效果。除此之外，高光譜成像技術(shù)正朝向天文行星探測領(lǐng)域發(fā)展，作為航空探測儀器成功搭載在中國首顆繞月人造衛(wèi)星中。
3.在農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域的應用
在農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域，高光譜成像技術(shù)能在檢測目標物的外部特征同時又能探測內(nèi)部品質(zhì)與安全，在農(nóng)業(yè)監(jiān)控與食品安全領(lǐng)域取得了較好的檢測結(jié)果。高光譜成像技術(shù)的優(yōu)勢能貼合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與食品制造的待測量龐大和無損檢驗的要求，在不影響外形、不破壞結(jié)構(gòu)的非接觸檢測下，快速、準確、高效的對農(nóng)藥殘留、農(nóng)產(chǎn)物優(yōu)劣、食品腐敗等問題大批量檢驗。
4.在醫(yī)學診斷領(lǐng)域的應用
在醫(yī)學診斷領(lǐng)域，高光譜成像技術(shù)通過對正常組織與器官的光譜特征與病變組織、器官相對比，對機體健康狀況進行檢測評估，因其具備“信息三合一”的優(yōu)勢還能應用于臨床方面，高靈敏度、高特異性的同時判斷人體組織病變情況與分布位置，對于各類臨床手術(shù)具有實質(zhì)性的指導作用。高光譜成像技術(shù)不僅能捕獲目標物的物理信息與化學信息，還能達到非破壞性實時監(jiān)測，在推動醫(yī)學診斷領(lǐng)域的發(fā)展中卓有成效。
5.在文物保護領(lǐng)域的應用
在文物保護領(lǐng)域，高光譜成像技術(shù)相較于多光譜能在更精細的波段范圍成像，豐富了數(shù)據(jù)信息，提高了光譜、空間的分辨率，對待測物體進行無損檢測為歷史文物的鑒定工作提供了強有力的技術(shù)支撐。在國外，多用于文物的奠定分析，在國內(nèi)，高光譜成像技術(shù)在考古與文物藝術(shù)品保存中得到廣泛應用。
