高光譜成像技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)計算機視覺與光譜分析技術(shù)的特點，將傳統(tǒng)二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機結(jié)合，可以同時獲取樣品的詳細(xì)光譜信息和圖像信息。被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)分選、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、色差檢測、食品檢測、醫(yī)學(xué)制藥、文物保護、刑偵檢測、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。本文對高光譜成像技術(shù)的原理做了介紹。

高光譜成像技術(shù)介紹：

高光譜成像技術(shù)最突出的應(yīng)用是遙感探測領(lǐng)域，并在越來越多的民用領(lǐng)域有著更大的應(yīng)用前景。它集中了光學(xué)、光電子學(xué)、電子學(xué)、信息處理、計算機科學(xué)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，是傳統(tǒng)的二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機的結(jié)合在一起的一門新興技術(shù)。

高光譜成像技術(shù)的定義是在多光譜成像的基礎(chǔ)上，在紫外到近紅外（200-2500nm）的光譜范圍內(nèi)，利用成像光譜儀在光譜覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)十或數(shù)百條光譜波段對目標(biāo)物體連續(xù)成像。按照光譜順序在不同的光譜波長點都有一張二維空間圖像，即整個高光譜圖像其實是一個數(shù)據(jù)“立方體”。在獲得物體空間特征成像的同時，也獲得了被測物體的光譜信息。某些物體在光譜中留下獨特的“指紋”。這些“指紋”被稱為光譜特征，可用于識別被掃描物體的物質(zhì)組成。

高光譜成像技術(shù)的原理：

高光譜成像是一系列波長范圍內(nèi)的圖像，根據(jù)不同的光源，光譜范圍可分為200～400nm（紫外）、400～760 nm（可見光）、760～2560 nm（近紅外）以及波長大于2560nm的區(qū)域。高光譜成像系統(tǒng)的主要組成部分有：CCD相機、單色儀、成像鏡頭、光源、載物臺和計算機，如下圖所示。

在掃描過程中，攝像頭接受從物體表面反射或透射來的光，通過CCD探測器把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，圖像采集卡把CCD得到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過計算機顯示出來，單色儀用來獲得特定波長的光，單色儀分為濾波片（濾波器）和圖像光譜儀兩種，根據(jù)單色儀的不同可把高光譜系統(tǒng)分為兩種不同的高光譜系統(tǒng)，第1種是基于濾波片（濾波器）的高光譜成像系統(tǒng)，其通過連續(xù)采集一系列波段條件下樣品的二維圖像，即在每個特定波長λi（i=1，2，3，…，n；n為正整數(shù)）得到一幅二維圖像（橫坐標(biāo)為x，縱坐標(biāo)為y），從而得到三維高光譜圖像塊，如下圖所示。

第2種是基于成像光譜儀的高光譜成像系統(tǒng)，其采用“掃帚式”成像方法得到高光譜圖像；線列或面陣探測器在光學(xué)焦面的垂直方向做橫向排列完成橫向掃描（x軸向），獲取對象條狀空間中每個像素在各個波長λi（i= 1，2，3，…，n；n為正整數(shù)）下的圖像信息；同時在檢測系統(tǒng)輸送帶前進(jìn)過程中，排列的探測器如同刷子掃地一樣掃出一條帶狀軌跡從而完成縱向掃描（y軸向），綜合橫縱掃描信息就可得到樣品的三維高光譜圖像數(shù)據(jù)，如下圖所示。