今天小編為大家詳細(xì)介紹高光譜成像技術(shù)行業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，希望對(duì)高光譜成像技術(shù)感興趣的朋友們有所幫助。

1.光譜學(xué)的基本定義

光譜學(xué)（Spectroscopy），是利用物質(zhì)發(fā)射、吸收或反射的光、聲或粒子的現(xiàn)象，來(lái)研究物質(zhì)或能量的方法，一般定義為研究不同波長(zhǎng)的電磁波和物質(zhì)之間相互作用的學(xué)科。光譜學(xué)被頻繁的用在物理和分析化學(xué)中，通過(guò)發(fā)射或吸收電磁波來(lái)鑒定物質(zhì)。相互作用的圖被稱為頻譜圖，或者有時(shí)候被稱為光學(xué)頻譜。

光譜學(xué)是一個(gè)大學(xué)科，至今誕生已經(jīng)有三百多年，近百年，與光譜相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)就有34次以上。光譜學(xué)相關(guān)的儀器、設(shè)備甚至智能硬件已經(jīng)在我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉薄?/p>

由于光譜學(xué)分類(lèi)和不同的技術(shù)路徑非常多，包括傅里葉變換光譜學(xué)、拉曼光譜、熒光光譜、太赫茲、光譜儀等。

2.??光譜成像技術(shù)

光源發(fā)出包含各個(gè)頻率（不同波長(zhǎng)）的光，這些光照射到物體上，由于物體表面物質(zhì)的物理性質(zhì)導(dǎo)致一部分光被物體表面吸收，另一部分光被反射出去。其機(jī)理是物質(zhì)內(nèi)部不同的分子、原子和離子對(duì)應(yīng)著不同特征分布的能級(jí)，在特定頻率的波譜下產(chǎn)生躍遷，由此引起不同波長(zhǎng)的光譜發(fā)射和吸收，從而產(chǎn)生不同的光譜特征。

在同樣條件下，不同物質(zhì)（對(duì)應(yīng)不同的原子、分子或分子基團(tuán)）的光譜特性具有唯一性和一些特性，依據(jù)這些特性就可以對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行分析。

傳統(tǒng)光譜技術(shù)，都是通過(guò)待測(cè)物自發(fā)光或者與光源的相互作用而進(jìn)行分析的物體的，從空間維度上看，傳統(tǒng)光譜技術(shù)大多是針對(duì)一個(gè)單點(diǎn)位置，也就是單點(diǎn)的光譜儀。而光譜成像則是結(jié)合了光譜技術(shù)和成像技術(shù)，將光譜分辨能力和圖形分辨能力相結(jié)合，造就了空間維度上的面光譜分析，也就是現(xiàn)在的多光譜成像和高光譜成像技術(shù)。

1.??多光譜與高光譜

光譜成像技術(shù)，其本質(zhì)是充分利用了物質(zhì)對(duì)不同電磁波譜的吸收或輻射特性，在普通的二維空間成像的基礎(chǔ)上，增加了一維的光譜信息。成像光譜可以同時(shí)獲取影像信息與像元的光譜信息，根據(jù)光譜分辨率不同介紹下多光譜成像、高光譜成像技術(shù)；

多光譜技術(shù)（Multispectral）：目標(biāo)物波段數(shù)在3~30之間（通常大于等于3個(gè)）；

高光譜成像（Hypespectral）：目標(biāo)物波段數(shù)在100~300之間，光譜分辨率一般會(huì)更精細(xì)。

高光譜成像是一種基于光譜分析的新技術(shù)。它收集數(shù)百幅不同波長(zhǎng)的圖像對(duì)于相同的空間區(qū)域。收集到的數(shù)據(jù)形成一個(gè)所謂的高光譜立方體，通常圖像的橫縱坐標(biāo)分別表示光譜的波長(zhǎng)和光譜強(qiáng)度。該數(shù)據(jù)立方體由沿著光譜軸的以一定光譜分辨率間隔的連續(xù)二維圖像組成。

1.??多光譜或高光譜簡(jiǎn)單分類(lèi)

（1）基于掃描方法（多次曝光），該方法還可分為3種形式：點(diǎn)掃描、線掃描、譜掃描；

（2）計(jì)算成像方法（單次曝光的高光譜成像）；

1.??高光譜與多光譜的區(qū)別

很多時(shí)候材料的反射率特征光譜相對(duì)于波長(zhǎng)的變化可能非常復(fù)雜，而其他微小特征使用較粗糙的多光譜成像方法也有可能無(wú)法分辨。

1.??高光譜成像技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)

對(duì)于多種多樣的光譜成像技術(shù)如何評(píng)價(jià)和了解，可以重點(diǎn)關(guān)注空間分辨率、光譜分辨率和準(zhǔn)確率等主要參數(shù)，同時(shí)關(guān)注成像系統(tǒng)在設(shè)計(jì)復(fù)雜度、物理尺寸、系統(tǒng)成本、可量產(chǎn)性、可靠性方面。總的來(lái)說(shuō)，就是得到一個(gè)穩(wěn)定可靠的高質(zhì)量的光譜圖像，是整個(gè)技術(shù)的核心。下面簡(jiǎn)單介紹幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。

空間分辨率（Spatial?Resolution）

空間分辨率是評(píng)價(jià)傳感器性能和圖像的重要指標(biāo)之一，同樣也是用成像像素來(lái)表征空間分辨率，一般分辨率在一百萬(wàn)以下。

審核編輯：符乾江