2. 高光谱成像技术

 图1 光谱分布示意图

注:可见光波长分布范围:380nm~780nm。红外光分为:近红外、中红外、远红外等。


一、基本概念

1、光谱(Spectrum):全称为"光学频谱",是由复色光经过色散系统(例如:棱镜、光栅)分光后,被色散分离成的单色光,通过成像系统投射在探测器上显示为按照波长(或频率)大小依次排列的图案。

2、多光谱技术(Multispectral):是指能同时获取多个光谱波段,并在可见光的基础上向红外光和紫外光两个方向扩展的光谱探测技术。注:这里的”多“指大于等于3个,通常3~10个。

        所以,彩色相机拍摄的照片,从频谱上来看包含三个光谱波段信息(R、G、B)。若在相机上或探测器上增加更多的频带,就可以获得一个含多个频带的多光谱照片了。

3、高光谱成像(Hypespectral):是一种可以捕获和分析一片空间区域内逐点上光谱的精细技术,由于可以检测到单个对象不同空间位置上的独特光谱"特征",因此可以检测到在视觉上无法区分的物质。(例如:二维材料的识别与分类)。

        高光谱图像可能由成百上千个波段组成,每个波段都比较窄(10~20nm)。


一个有趣的知识:由光的色散可知,一束白光可以分解为七种单色光(红橙黄绿蓝靛紫),但是自然界中只存在三原色(红绿蓝)。所以,橙黄靛紫这四中颜色都是可以被拆解成三原色的不同比例组合。然而,人眼通常情况下无法分辨出纯黄色(单色光)与红绿二色的混合色(复合光)的差异,这称为"同色异谱"。但是高光谱成像却能轻易的分辨出两者的差异。

1、单色光:是指通过棱镜等色散器后不能再发生色散的光。(纯色光)

2、复合光:是指通过棱镜等色散器后能够发生色散的光。

然而,纯色光和复合光有时会呈现出相同的颜色,以人眼的分辨率往往是难以区分的,需要借助光谱分析仪来分辨两者的差异(身份)。

提问:纯色黄光不能发生色散,为什么不是原色呢?(欢迎大家评论区留言解答)


 二、高光谱成像仪

        高光谱成像仪(HSI)可以类比为数百或数千个单点光谱仪紧密的排在一起并同时关注一片区域,每个光谱仪都独立工作,并获取自己所在位置的光谱信息。从HSI输出的数据是图片或者视频流,这些图片或者视频流中的每个像素都有自己的光谱,并且每一张光谱都包含数百个光谱频带。

        "全光谱"的技术让人们能够看到一个场景中每一个可分辨的空间位置上的光谱信号,得到更多维度的信息。

参考文献

[1] 一文读懂光谱、多光谱、高光谱技术

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转载自blog.csdn.net/weixin_41596697/article/details/120356085
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