什么是高光譜成像技術(shù)？高光譜成像技術(shù)是一種集中了光學(xué)、光電子學(xué)、電子學(xué)、信息處理、計算機(jī)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(jī)的結(jié)合在一起的一門新興技術(shù)。本文對高光譜成像技術(shù)的系統(tǒng)組成及成像原理和應(yīng)用做了分析，感興趣的朋友不妨了解一下！

什么是高光譜成像技術(shù)？

高光譜成像技術(shù)是近二十年來發(fā)展起來的基于非常多窄波段的影像數(shù)據(jù)技術(shù)，其最突出的應(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(jī)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(jī)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，在從紫外到近紅外（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。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。

高光譜成像技術(shù)具有超多波段（上百個波段）、高的光譜分辨率（幾個nm）、波段窄（<10-2λ）、光譜范圍廣（200-2500nm）和圖譜合一等特點(diǎn)。優(yōu)勢在于采集到的圖像信息量豐富，識別度較高和數(shù)據(jù)描述模型多。由于物體的反射光譜具有“指紋”效應(yīng)，不同物不同譜，同物一定同譜的原理來分辨不同的物質(zhì)信息。

高光譜成像技術(shù)系統(tǒng)組成：

高光譜成像技術(shù)的硬件組成主要包括光源、光譜相機(jī)（成像光譜儀+CCD）、裝備有圖像采集卡的計算機(jī)。光譜范圍覆蓋了200-400nm、400-1000nm、900-1700nm、1000-2500nm。

光譜相機(jī)的主要組成部分有：準(zhǔn)直鏡、光柵光譜儀、聚焦透鏡、面陣CCD。

高光譜成像技術(shù)成像原理：

高光譜成像儀的掃描過程：面陣CCD探測器在光學(xué)焦面的垂直方向上做橫向排列完成橫向掃描（X方向），橫向排列的平行光垂直入射到透射光柵上時，形成光柵光譜。這是一列像元經(jīng)過高光譜成像儀在CCD上得到的數(shù)據(jù)。它的橫向是x方向上的像素點(diǎn)，即掃描的一列像元；它的縱向是各像元所對應(yīng)的光

譜信息。同時，在檢測系統(tǒng)輸送帶前進(jìn)的過程中，排列的探測器掃出一條帶狀軌跡從而完成縱向掃描（Y方向）。綜合橫縱掃描信息就可以得到樣品的三維高光譜圖像數(shù)據(jù)。

高光譜成像技術(shù)的應(yīng)用：

1.在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

（1）檢測水果的產(chǎn)量、破損和堅實(shí)度等方面。

（2）食品安全檢測，包括農(nóng)藥殘留，病蟲害分析，糖度、成分的測量。

（3）肉類畜產(chǎn)品的檢測方向主要包括皮膚腫瘤、表面污染物、嫩度、顏色、滴水損失、pH值、胴體大理石花紋和預(yù)測肉的食用品質(zhì)、細(xì)菌總數(shù)等。

（4）對茶葉的等級進(jìn)行分類，根據(jù)茶葉中的水分含量對不同年份的茶葉進(jìn)行鑒別。

（5）小麥，玉米，大豆，水稻等糧食作物的產(chǎn)量和水分研究。

（6）也可檢測種子水分，物質(zhì)含量等。

2.在地物檢測方面的應(yīng)用

（1）土壤中金屬污染的檢測，可應(yīng)用于考古的土質(zhì)探測分析，分辨各朝代的土旗。

（2）礦石種類分析，對巖礦進(jìn)行分類、填圖和地質(zhì)勘查，快速實(shí)時的分類巖芯。

（3）水體泥沙含量，水質(zhì)監(jiān)測，赤潮，水體富營養(yǎng)化。

（4）森林覆蓋，病蟲害，植被覆蓋面積。

（5）洪澇災(zāi)害預(yù)測。

3.在刑事偵查方面的應(yīng)用

分析鑒定數(shù)字和簽字的修改和涂覆，鑒別文件的真?zhèn)?，以及對指紋、血跡的檢定。

4.在醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用

藥品成分檢測，分析出藥品的配比，混合均勻性等。

5.在藝術(shù)品鑒定中的應(yīng)用

對油畫、國畫、壁畫等藝術(shù)品的真?zhèn)舞b別，分析畫作成分以利于文物修復(fù)等。

6.在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用

器官、手臂、足部等生物體的檢測，快速準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)表皮病變，例如牙病、舌苔的檢查等。

7.在軍事上的應(yīng)用

（1）檢測與識別偽裝、誘餌和真實(shí)目標(biāo)之間的區(qū)別。

（2）針對反偽裝偵查進(jìn)行偽裝。

（3）打擊效果的評估。精細(xì)戰(zhàn)場地物分類。