多光谱技术和高光谱成像技术有什么区别?

测量光谱特性最简单方便的装置是光谱仪,广泛应用于我们的生产和生活中,在农业、天文学、汽车、生物学、化学、食品、化工、医学、色彩测量等领域发挥着巨大的作用。市场上有很多高光谱成像仪和多光谱成像仪供我们选择,但很多人对它不太了解。今天,我们将讨论光谱、高光谱成像、多光谱成像和两种成像之间的技术差异。

一、光谱、光谱成像和光谱成像

1、光谱(Spectrum):全称光学频谱,是光谱学研究的一个重要分支,指的是在复色光经过色散系统(如棱镜光栅分光后,被色散开的单色光波长(或频率)大小而依次排列的图案。其中,按照波长区域可以分为可见光谱(380nm-780nm的光波)、紫外光(短于380nm的光波)、红外光(长于780nm的光波)。

2、多光谱成像:多光谱成像是一种能够同时获取光谱特征和空间图像信息的技术,是光电成像系统发展的重要方向。多光谱成像系统可提供具有3至20个非连续波段的图像,并已在农业和食品领域得到广泛应用。

3、高光谱成像:高光谱成像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。

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二、多光谱成像技术和高光谱成像技术的异同点
    相同点:
    高光谱成像技术和多光谱成像技术都属于光谱成像技术,在很多领域的图像处理方面都得到了广泛的运用。
    不同点:
     1、光谱率不同:多光谱成像的光谱分辨率在delta_lambda=0.1数量级,这样的传感器在可见光和近红外区域一般只有几个非连续波段;高光谱成像的光谱分辨率在delta_lambda=0.01数量级,因此,高光谱图像可能有数百或数千个波段,它的光谱分辨率可以达nm级,总之,相对于多光谱分辨率,高光谱成像的光谱分辨率会更高,如图2所示。

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     2、波段不同:多光谱成像的每个波段都是使用遥感辐射计获得的,图像通常3到10个波段;高光谱成像一般来自成像光谱仪,由更窄的波段(10-20nm)组成,光谱图像可能存在数百或者数千个波段,如图3图所示。

                 

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     3、原理不同:多光谱的成像原理是每个带是一幅灰度图像,它表示根据用来产生该带的传感器的敏感度得到的场景亮度。在这样一幅图像中,每个像素都与一个由像素在不同带的数值串,即一个矢量相关。这个数串就被称为像素的光谱标记;高光谱则是通过搭载在不同空间平台上的高光谱传感器,即成像光谱仪,在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域,以数十至数百个连续且细分的光谱波段对目标区域同时成像,如图5所示。

                           

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    杭州彩谱科技新推出的FigSpecR系列高光谱相机采用高透光率的光学设计,覆盖400-1000nm波段,实现了机器视觉,颜色检测,可见光/近红外检测高光谱解决方案,并在食品、印刷,纺织等各种行业制品的表面颜色、纹理检测得到了广泛应用。

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    总之,高光谱成像和多光谱成像都属于光谱成像,但是,他们的光谱率、波段和原理方面却是不同的。光谱率方面,高光谱的成像光谱率高于多光谱成像的光谱率;波段方面,高光谱的波段更窄,光谱图像存在数百或数千个波段。成像方面,高光谱是通过光谱成像仪,连续细分光谱波段对目标对象进行成像。