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光谱、多光谱和高光谱之间的区别介绍

来源:技术文章    发布时间:2021-09-09    浏览:105次
   光谱分析作为自然科学分析的重要手段,光谱技术常常用来检测物体的物理结构、化学成分等指标。
  传统光谱分析,都是通过待测物自发光或者与光源的相互作用而进行分析的物体的,从空间维度上看,传统光谱分析大多是针对一个单点位置。而图像光谱测量则是结合了光谱技术和成像技术,将光谱分辨能力和图形分辨能力相结合,造就了空间维度上的面光谱分析,也就是现在的多光谱成像和高光谱成像技术。
  光谱、多光谱和高光谱之间的区别?
  光谱(Spectrum):是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后,被色散分离成的单色光,通过成像系统,投射在探测器上成为按波长(或频率)大小依次排列的图案,既称为光学频谱。
  海洋光学的光谱仪正是基于这样的原理设计制造的。
  光波根据波长不同,又有不同的称谓:波长处于380和780nm之间的光波称为可见光,短于380nm的称之为紫外光;而长于780nm的则为红外光(红外光又分为近红外、中红外、远红外等等)。
  
  多光谱技术(Multispectral):是指能同时获取多个光学频谱波段(通常大于等于3个),并在可见光的基础上向红外光和紫外光两个方向扩展的光谱探测技术。常见实现方法是通过各种滤光片或分光器与多种感光胶片的组合,使其在同一时刻分别接收同一目标在不同窄光谱波段范围内辐射或反射的光信号,得到目标在几张不同光谱带的照片。
  身边最常见的多光谱照片是彩色相机拍摄的照片,如下图,从频谱上看,其包含了红色(1),绿色(2)和蓝色(3)三个光学频谱波段的信息。如果在相机或者探测器上,增加更多的频带如频带(4)和(5),就可以获得一个含多个频带的多光谱照片了。
  多光谱技术结合成像硬件,即可图像形式呈现多光谱信息。
  当然也可以仅使用探测器进行单个空间点位的光谱信息获取。海洋光学旗下品牌Pixelteq以独特的芯片滤光技术,可以实现在9*9cm的芯片上获取8个通道的光谱信息,特别适用于空间和成本要求极高的应用场合。
  
  高光谱成像(Hypespectral):是一种可以捕获和分析一片空间区域内逐点上光谱的精细技术,由于可以检测到单个对象不同空间位置上的独特光谱“特征”因此可以检测到在视觉上无法区分的物质。
  物体与光源的光相互作用并被非成像光谱分析设备(比如光谱仪)接收后,设备可以精确地反应出接收到的光信号在光谱频带上分布的强度差异也就是光谱信息。
  而使用高光谱设备时,从成像特性角度看,可以了解到样品各个位置的光谱信息,从光谱特性角度看,可以了解在特定光谱带内的信号位置分布,也就是说,高光谱设备可以获取更加丰富的细节信息。
  例如:人眼只能接收三个光谱频段中物体的光能量信号:红色,绿色和蓝色。也就是我们常称的发光三原色,但是事实上我们能够看到由这三种颜色的组合产生的橙色,紫色,青绿色等等的更细微的色彩。但是,我们并不不能区分纯黄色和红绿二色的混合色的差异,这也称之为“同色异谱”。但是高光谱成像却可以轻松分辨其中的区别。
  高光谱成像主要用于测量光与物质相互作用后的反射光,因此也是一种表面测量技术。Headwall的Hyperspec®HSI属于线扫描设备,可通过称为仪器狭缝的狭长入光口观察场景。狭缝一次捕获一行场景,并通过传感器获取对应一行场景中每个点的光谱信息。通过将仪器狭缝瞄准到感兴趣的区域,或将移动物体扫过仪器的前面(例如,装有产品的传送带),进而可以对整个场景进行成像,并获取整个场景内逐个点的光谱信息。
主营产品:全波段高光谱成像光谱仪,机载高速成像光谱仪,非球面柱面镜,欢迎来电咨询。
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