商洛巨型高光譜成像儀工業(yè)化

醫(yī)學(xué)診斷高光譜成像是一個(gè)新興的,非破壞性的,先進(jìn)的光學(xué)技術(shù),它具有光譜和成像的雙重功能,這種雙重功能使得高光譜成像能夠同時(shí)提供實(shí)驗(yàn)對(duì)象的化學(xué)和物理特征,并具有良好的空間分辨率。高光譜成像作為一種特殊光學(xué)診斷技術(shù),具有成像系統(tǒng)多樣化、研究對(duì)象***化、臨床診斷實(shí)用化和分析方**能化等特征，具有原位實(shí)時(shí)***診斷疾病(特別是**)的潛力,臨床應(yīng)用前景廣闊,值得深入研究。 [3] 航天領(lǐng)域根據(jù)目前公開的信息可以認(rèn)為航天高光譜成像儀將進(jìn)入新一輪發(fā)展。在儀器性能方面民用高光譜成像儀主要通過擴(kuò)大幅寬提高靈敏度等措施來滿足地球科學(xué)等應(yīng)用需求；***高光譜成像儀將在空間分辨率譜段覆蓋和信息實(shí)時(shí)處理能力方面進(jìn)一步發(fā)展 。根據(jù)現(xiàn)有能力和水平國(guó)內(nèi)發(fā)展空間分辨率30m左右幅寬大于60km的航天高光譜成像系統(tǒng)的條件已經(jīng)基本具備，這樣的技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)能夠滿足礦產(chǎn)調(diào)查環(huán)境監(jiān)測(cè)和農(nóng)林估產(chǎn)等需求并具有一定的先進(jìn)性。 [4]系統(tǒng)主要由面陣相機(jī)、分光設(shè)備、光源、傳輸機(jī)構(gòu)及計(jì)算機(jī)軟硬件等五部分構(gòu)成。商洛巨型高光譜成像儀工業(yè)化

在電力系統(tǒng)中，當(dāng)高壓輸電線間電壓超過一定值將導(dǎo)致導(dǎo)線表面的空氣高度游離,從而失去良好的絕緣特性而變成導(dǎo)體,進(jìn)而形成了放電，我們把這種現(xiàn)象稱為電暈。電暈現(xiàn)象的產(chǎn)生會(huì)對(duì)高壓電力系統(tǒng)造成巨大的危害，包括電能的損失、電氣設(shè)備的腐蝕和無線電干擾等，因此準(zhǔn)確檢測(cè)出電暈放電的位置和強(qiáng)弱對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)有著重要的意義。電暈放電過程中輻射的光譜涵蓋了紫外、可見和紅外譜段，其波長(zhǎng)主要范圍在電力系統(tǒng)中，當(dāng)高壓輸電線間電壓超過一定值將導(dǎo)致導(dǎo)線表面的空氣高度游離,從而失去良好的絕緣特性而變成導(dǎo)體,進(jìn)而形成了放電，我們把這種現(xiàn)象稱為電暈。電暈現(xiàn)象的產(chǎn)生會(huì)對(duì)高壓電力系統(tǒng)造成巨大的危害，包括電能的損失、電氣設(shè)備的腐蝕和無線電干擾等，因此準(zhǔn)確檢測(cè)出電暈放電的位置和強(qiáng)弱對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)有著重要的意義。電暈放電過程中輻射的光譜涵蓋了紫外、可見和紅外譜段，其波長(zhǎng)主要范圍咸陽智能高光譜成像儀產(chǎn)業(yè)化圖1為一個(gè)典型的高光譜成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

光柵分光原理圖1在經(jīng)典物理學(xué)中，光波穿過狹縫、小孔或者圓盤之類的障礙物時(shí)，不同波長(zhǎng)的光會(huì)發(fā)生不同程度的彎散傳播，再通過光柵進(jìn)行衍射分光，形成一條條譜帶。也就是說：空間中的一維信息通過鏡頭和狹縫后，不同波長(zhǎng)的光按照不同程度的彎散傳播，這一維圖像上的每個(gè)點(diǎn)，再通過光柵進(jìn)行衍射分光，形成一個(gè)譜帶，照射到探測(cè)器上，探測(cè)器上的每個(gè)像素位置和強(qiáng)度表征光譜和強(qiáng)度。一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)譜段，一條線就對(duì)應(yīng)一個(gè)譜面，因此探測(cè)器每次成像是空間一條線上的光譜信息，為了獲得空間二維圖像再通過機(jī)械推掃，完成整個(gè)平面的圖像和光譜數(shù)據(jù)采集。

芯片鍍膜近年來，IMEC（歐洲微電子研究中心）采用高靈敏CCD芯片及SCMOS芯片研制了一種新的高光譜成像技術(shù)，在探測(cè)器的像元上分別鍍不同波段的濾波膜實(shí)現(xiàn)高光譜成像，此技術(shù)**降低了高光譜成像的成本。目前IMEC提供三種標(biāo)準(zhǔn)的光譜探測(cè)器：100波帶的線掃描探測(cè)器，32波帶的瓷磚式鍍膜探測(cè)器，16波帶以4x4為一個(gè)波段的馬賽克式鍍膜探測(cè)器這種光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)獲得光譜分辨率和空間分辨率，可以進(jìn)行快速、高性能地獲得光譜信息和空間信息，集成度高，成本低。但是缺點(diǎn)是光譜靈敏度較低，一般大于10nm，多用于無人機(jī)等大范圍掃描的光譜應(yīng)用領(lǐng)域。 [1針對(duì)特定的應(yīng)用進(jìn)行圖像和光譜數(shù)據(jù)的處理與分析，同時(shí)還可以為高光譜圖像提供存儲(chǔ)空間。

所謂高光譜圖像就是在光譜維度上進(jìn)行了細(xì)致的分割，不僅*是傳統(tǒng)所謂的黑、白或者R、G、B的區(qū)別，而是在光譜維度上也有N個(gè)通道，例如：我們可以把400nm-1000nm分為300個(gè)通道。因此，通過高光譜設(shè)備獲取到的是一個(gè)數(shù)據(jù)立方，不僅有圖像的信息，并且在光譜維度上進(jìn)行展開，結(jié)果不僅可以獲得圖像上每個(gè)點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)，還可以獲得任一個(gè)譜段的影像信息。高光譜成像技術(shù)是基于非常多窄波段的影像數(shù)據(jù)技術(shù)，它將成像技術(shù)與光譜技術(shù)相結(jié)合，探測(cè)目標(biāo)的二維幾何空間及一維光譜信息，獲取高光譜分辨率的連續(xù)、窄波段的圖像數(shù)據(jù)。目前高光譜成像技術(shù)發(fā)展迅速，常見的包括光柵分光、聲光可調(diào)諧濾波分光、棱鏡分光、芯片鍍膜等。光源是高光譜成像系統(tǒng)的一個(gè)重要部分，它為整個(gè)成像系統(tǒng)提供照明。標(biāo)準(zhǔn)高光譜成像儀

因此，與全色和多光譜成像相比較，高光譜成像有以下***優(yōu)勢(shì)。商洛巨型高光譜成像儀工業(yè)化

隨著高光譜成像的光譜分辨率的提高，其探測(cè)能力也有所增強(qiáng)。因此，與全色和多光譜成像相比較，高光譜成像有以下***優(yōu)勢(shì)。(1)有著近似連續(xù)的地物光譜信息。高光譜影像在經(jīng)過光譜反射率重建后，能獲取與被探測(cè)物近似的連續(xù)的光譜反射率曲線，與它的實(shí)測(cè)值相匹配，將實(shí)驗(yàn)室中被探測(cè)物光譜分析模型應(yīng)用到成像過程中。(2)對(duì)于地表覆蓋的探測(cè)和識(shí)別能力極大提高。高光譜數(shù)據(jù)能夠探測(cè)具有診斷性光譜吸收特征的物質(zhì)，能準(zhǔn)確的區(qū)分地表植被覆蓋類型，道路地面的材料等。(3)地形要素分類識(shí)別方法是多種多樣的。影像分類既可以采用如貝葉斯判別、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)的模式識(shí)別方法，也可以采用基于被探測(cè)物的光譜數(shù)據(jù)庫的光譜進(jìn)行匹配的方法。分類識(shí)別特征是既可以采用光譜診斷特征，也可以采用特征選擇與提取。商洛巨型高光譜成像儀工業(yè)化

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