高光譜成像技術(shù)的原理是什么？系統(tǒng)構(gòu)成？

高光譜成像技術(shù)是光譜成像技術(shù)的一種，它將傳統(tǒng)二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機結(jié)合在一起，既可以獲取目標(biāo)物的二維空間信息，又可以獲得一維光譜信息。該技術(shù)具有空間可識別性、超多波段、高的光譜分辨率、光譜范圍廣和圖譜合一等眾多優(yōu)點。高光譜成像技術(shù)的原理是什么？系統(tǒng)構(gòu)成是怎樣的呢？本文進行了簡單總結(jié)。

高光譜成像技術(shù)的原理：

光譜根據(jù)分辨率的高低可以將其分成多光譜、高光譜、超光譜三種類型，這三種類型對應(yīng)的光譜分辨率分別為10-1λ以內(nèi)、10-2λ以內(nèi)、10-3λ以內(nèi)，而高光譜圖像就是由一系列連續(xù)的光波波長組成的光學(xué)圖像。因此高光譜成像就是指在特定的波長范圍內(nèi)獲得由一系列連續(xù)的窄波段圖像組成的包含三維圖像數(shù)據(jù)塊的過程。一個典型的高光譜數(shù)據(jù)塊示意圖如下圖所示，進行高光譜成像時，成像儀通過接收被測物體表面反射和透射光以及在X軸上進行分光，在Y軸上進行成像，從而獲得包含一維光譜和二維圖像的高光譜三維數(shù)據(jù)塊。通常高光譜的光譜范圍主要包括可見光譜區(qū)域（400～760nm）和近紅外光譜區(qū)域（760～2560nm），目前其光譜分辨率可以達到2~3nm。在利用高光譜成像技術(shù)在獲得樣品圖像的同時，還能夠為圖像上每個像素點提供上千個波長點的光譜信息，因此包含了樣品內(nèi)部豐富的成分含量信息，可以達到實現(xiàn)樣品的成分、含量、空間分布的無損測量的目的。

高光譜成像技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成

一個典型的高光譜成像系統(tǒng)主要包含硬件和軟件這兩部分。硬件系統(tǒng)包括：電荷耦合器件探測器、成像光譜儀、鏡頭、光源及其控制器、可調(diào)載物臺、移動步進機等，而軟件系統(tǒng)包含運動控制系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)兩部分。通過將軟硬件進行結(jié)合可以對樣品信息進行快速采集，采集過程如下：首選是將樣品平穩(wěn)放置已調(diào)整好高光譜系統(tǒng)載物平臺上，而后應(yīng)用運動控制系統(tǒng)啟動移動步進機，以點掃描、線掃描或者面掃描進行圖像的獲取，在圖像采集的過程中，被測物體表面的光反射和透射信息被高光譜成像儀接收，從而獲得在平面X軸、Y軸和光波長入上的三維信息，因此既包含了圖像信息，也包含了光譜信息，而后將采集的圖譜信息儲存在計算機中，從而進行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。