Hvad er forskellen mellem spektrale, multispektrale og hyperspektrale

August 23, 2024

Spektrale, multispektrale, hyperspektrale, kan ikke fortælle forskellen?

Spektral analyse Som et vigtigt middel til naturvidenskabsanalyse bruges spektralteknologi ofte til at detektere den fysiske struktur af objekter, kemisk sammensætning og andre indikatorer. Billedspektrometri kombinerer på den anden side spektralteknologi og billeddannelsesteknologi, der kombinerer spektralopløsningsevne og grafisk opløsningsevne, hvilket resulterer i facetteret spektral analyse i den rumlige dimension, der nu er kendt som multispektral billeddannelse og hyperspektral billeddannelsesteknologi.

Hvad er forskellen mellem spektrale, multispektrale og hyperspektrale?

Spektrum

Spectrum er det monokromatiske lys adskilt af spredning efter det spredende system (såsom prismer, gitter), gennem billeddannelsessystemet, projiceret på detektoren for at blive bølgelængde (eller frekvens) størrelse af det sekventielle arrangement af mønsteret, der er kendt som Det optiske spektrum. Ocean Optics -spektrometer er baseret på dette princip om design og fremstilling.

Lette bølger i henhold til forskellige bølgelængder er der forskellige navne: bølgelængder i 380 og 780nm mellem lysbølgerne kendt som synligt lys, kortere end 380 nm kaldet ultraviolet lys; og længere end 780 nm for det infrarøde lys (infrarødt lys er også opdelt i den næsten infrarøde, midt-infrarøde, langt infrarøde osv.).

Multispektral

Multispektral teknologi henviser til samtidig erhvervelse af flere optiske spektrale bånd (normalt større end eller lig med 3) og i det synlige lys på grundlag af infrarød lys og ultraviolet lys for at udvide retningen for den spektrale detektionsteknologi. Den almindelige realiseringsmetode er gennem en række filtre eller stråleplitter og en række kombinationer af fotografisk film, så det på samme tid er at modtage det samme mål i en række forskellige smalle spektrale bånd af lyssignaler, der er udstrålet eller reflekteret , for at få målet i flere forskellige spektrale bånd på billedet. De mest almindelige multispektrale fotos omkring er dem, der er taget med farvekameraer, som vist nedenfor, som indeholder information i tre optiske spektrale bånd, rød (1), grøn (2) og blå (3) fra det spektrale synspunkt. Hvis flere bånd føjes til kameraet eller detektoren, såsom bånd (4) og (5), kan der opnås et multispektralt foto med flere bånd.

Multi-spektral teknologi kombineret med billeddannelseshardware gør det muligt at præsentere multispektrale oplysninger i billedform.

Naturligvis er det også muligt kun at bruge detektoren til at opnå den spektrale information om et enkelt rumligt punkt. Pixelteq, et mærke af havoptik, med sin unikke chipfiltreringsteknologi, kan realisere erhvervelsen af 8 kanaler med spektral information på en 9*9 cm -chip, som er især velegnet til applikationer med ekstremt høj plads og omkostningskrav.

Antagelsespektral

Hypespektral er en fin teknologi, der kan fange og analysere spektre punkt for punkt i et rumligt område på grund af de unikke spektrale "funktioner", der kan detekteres på forskellige rumlige placeringer af et enkelt objekt, og derfor kan detektere stoffer, der ikke kan skelnes visuelt.

Hyperspektralt eksempel: Billeder består af smallere bånd (10-20 nm). Hyperspektrale billeder kan have hundreder eller tusinder af bands. Efter at et objekt interagerer med lys fra en lyskilde og modtages af en ikke-billedlig spektral analyseenhed (f.eks kendt som spektral information. Når du bruger hyperspektralt udstyr, fra perspektivet af billeddannelsesegenskaber, kan du forstå den spektrale information om hver position af prøven, ud fra spektrale egenskabers perspektiv, kan du forstå fordelingen af signalpositionen i et specifikt spektralt bånd, det vil sige, Hyperspektralt udstyr kan få rigere detaljerede oplysninger. For eksempel: Det menneskelige øje kan kun modtage tre spektrale bånd i objektets lysenergisignal: rød, grøn og blå. Det vil sige, vi omtalte ofte de tre primærfarver, men faktisk kan vi se kombinationen af disse tre farver produceret af den orange, lilla, kalkgrønne og så på de mere subtile farver. Vi er dog ikke i stand til at skelne forskellen mellem ren gul og en blanding af rød og grøn, som også er kendt som "isokromatisk". Men hyperspektral billeddannelse kan let skelne forskellen.

Ovenfor kan de to gule, den ene en "solid farve" og den anden en blanding af rød og grøn, være visuelt ikke skelne, men på grund af deres spektrale forskelle kan de skelnes ved hjælp af spektroskopisk udstyr. I vores eksperimenter repræsenterer de data, der er opnået med et spektrometer, gennemsnittet af det lys, der udsendes af alle molekyler, der interagerer med den indfaldende lyskilde over hele detekterede interval, hvorimod det med en multispektral enhed er muligt at få information om prøverne i nogle få Specifikke bånd på forskellige punkter inden for det detekterede interval. Som et resultat kan ingen af disse enheder give meget fine prøveoplysninger i en enkelt region.

En hyperspektral image (HSI) kan analogiseres til hundreder eller tusinder af enkeltpunktsspektrometre, der er tæt sammen og fokusere på et område på samme tid, hvor hvert spektrometer arbejder uafhængigt og erhverver spektral information om sin egen placering. Dataudgangen fra HSI er et billede eller videostrøm, hvor hver pixel har sit eget spektrum, og hvert spektrum indeholder hundreder af spektrale bånd. Denne "fulde spektrum" -kapacitet af hyperspektral billeddannelse giver en mulighed for at se de spektrale signaler på enhver adskilt rumlig placering i en scene, dvs. mere dimensionel information opnås. Derfor kan hyperspektral billeddannelse bruges i en række anvendelser, herunder identifikation af kunst, afgrødesundhed, kortlægning af kystlinje, skovbrug, mineraludforskning, by- og industriel infrastruktur, produktkvalitet i produktionslinjer, miljøovervågning og mere.

Hyperspektrale scanningsmetoder og billeddannelsesresultater

Forskellen mellem hyperspektral og multispektral

Meget ofte kan reflektionskarakteristisk spektrum af et materiale være meget kompliceret med hensyn til bølgelængde, og andre minutfunktioner kan muligvis ikke kan skelnes ved hjælp af grovere multispektrale billeddannelsesmetoder.

Stoffer, der ikke kunne skelnes fra dem, der blev identificeret ved anvendelse af multispektral billeddannelse (venstre) i figuren ovenfor, blev skelnet ved anvendelse af hyperspektral billeddannelse (til højre). Årsagen til dette er, at fordi hyperspektrale har flere spektrale bånd, kan der opnås mere komplekse fingeraftryksfunktioner nøjagtigt med højere spektralopløsning.

Typiske applikationer

Hyperspektrale enheder kan detektere specifikke malinger eller farvestoffer i de infrarøde, der ikke er synlige for det menneskelige øje. Tilsvarende kan HSI -systemer i 60 eller 300 bånd give rigere spektral information om reflektionen af et materiale end et multispektralt system, hvilket muliggør mere nøjagtig materialekarakterisering. Billedet herunder viser billedet og den spektrale information, der er opnået fra et stykke frisk dyrevæv, der er placeret på et transportbånd i et laboratorium ved hjælp af en hyperspektral billedbehandling:

Spektrogrammer af forskellige regioner: (a) Mærkede regioner med rent fedt, marmorering og rene magert portioner på vævsprøver; (b) Spektrogrammer mærket i forskellige regioner i (a) diagrammet.

Derudover kan vi levere intuitive softwareprogrammer til billeddannelsesanalyse, klassificering og visualisering af forskellige stoffer med unikke spektrale egenskaber. Uanset om disse data opnås fra luften, på jorden eller i laboratoriet, kan du se detaljer på din computerskærm, der muligvis ikke kan skelnes med øjet.

Tidligere

Næste

Kontakt os

Author:

Mr. CHNSpec

E-mail:

chnspec@colorspec.cn

Phone/WhatsApp:

+86 13758201662