高光譜技術(shù)具有多波段、高分辨率和圖譜合一的特點(diǎn)，把二維圖像和光譜技術(shù)融為一體，被廣泛的應(yīng)用于不同行業(yè)的無損檢測領(lǐng)域，具有檢測速度快、檢測效率高等優(yōu)點(diǎn)。本文對高光譜技術(shù)的成像原理、檢測裝置及圖像數(shù)據(jù)處理方法做了介紹，對高光譜知識感興趣的朋友可以了解一下！

高光譜技術(shù)的成像原理：

高光譜是利用很多窄的電磁波波段獲取物體有關(guān)數(shù)據(jù)的技術(shù)，它可在電磁波的紫外、可見光、近紅外、中紅外以至熱紅外區(qū)域，獲取許多非常窄且光譜連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)，為每個像元提供數(shù)十至數(shù)百個窄波段（通常波段寬度<10nm）光譜信息，能產(chǎn)生一條完整而連續(xù)的光譜曲線。高光譜具有多波段、高分辨率和圖譜合一的特點(diǎn)，把二維圖像和光譜技術(shù)融為一體。

高光譜圖像可以用“三維數(shù)據(jù)塊”來形象地描述，如上圖所示，其中x和y表示二維平面像素信息坐標(biāo)軸，第三維（λ軸）是波長信息坐標(biāo)軸。高光譜圖像集樣本的圖像信息與光譜信息于一身。圖像信息可以反映樣本的大小、形狀、缺陷等外部品質(zhì)特征，由于成分不同對光譜吸收也不同，在某個特定波長下圖像對某個缺陷會有較顯著的反映，而光譜信息能充分反映樣品內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分的差異。這些特點(diǎn)決定了高光譜圖像技術(shù)在產(chǎn)品內(nèi)外部品質(zhì)的檢測方面的獨(dú)特優(yōu)勢。

高光譜成像技術(shù)的檢測裝置：

由光源、光譜成像儀、圖像采集卡、暗箱、數(shù)據(jù)處理軟件、位移平臺等構(gòu)成了典型的高光譜成像裝置。高光譜成像技術(shù)有基于濾片的高光譜成像系統(tǒng)和基于圖像光譜儀的高光譜圖像系統(tǒng)兩種。下圖為高光譜成像裝置示意圖。

高光譜圖像數(shù)據(jù)的處理：

由于高光譜圖像采集時會帶有較多的數(shù)據(jù)，含有大量的信息冗余，因此數(shù)據(jù)降維便必不可少，選擇最佳波段可以最大限度反映原始信息而不損失重要信息。主要數(shù)據(jù)降維方法有[8]：主成分分析法（PCA）、判別時分析法（DAFE）、特征波段法等。將高光譜數(shù)據(jù)降維處理后，處理特征波段處的圖像：線性化拉伸灰度直方圖處理計算、確定二值化閾值和分割圖像區(qū)域等得到特征圖像，最后可以選用偏最小二乘法（PLS）、主成分回歸分析法（PCA）、多元線性回歸分析法（MLR）等方法建立預(yù)測模型，實現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)外品質(zhì)的檢測。