Jaký je rozdíl mezi spektrálním, multispektrálním a hyperspektrálním

August 23, 2024

Spektrální, multispektrální, hyperspektrální, nemůžete rozeznat rozdíl?

Spektrální analýza Jako důležitý prostředek analýzy přírodní vědy se spektrální technologie často používá k detekci fyzikální struktury objektů, chemického složení a dalších ukazatelů. Spektrometrie obrazu na druhé straně kombinuje spektrální technologii a zobrazovací technologii, kombinující schopnost spektrálního rozlišení a schopnost grafického rozlišení, což vede k facetované spektrální analýze v prostorové dimenzi, která je nyní známá jako multispektrální zobrazovací a hyperspektrální zobrazovací technologie.

Jaký je rozdíl mezi spektrálním, multispektrálním a hyperspektrálním?

Spektrum

Spektrum je monochromatické světlo oddělené disperzí po disperzivním systému (jako jsou hranoly, mřížky), prostřednictvím zobrazovacího systému, promítaného na detektoru, aby se stal vlnovou (nebo frekvenční) velikostí sekvenčního uspořádání vzoru, což je známé jako optické spektrum. Spektrometr Ocean Optics je založen na tomto principu návrhu a výroby.

Světelné vlny Podle různých vlnových délek existují různá jména: vlnové délky v 380 a 780 nm mezi světelnými vlnami známými jako viditelné světlo, kratší než 380 nm zvané ultrafialové světlo; a delší než 780 nm pro infračervené světlo (infračervené světlo je také rozděleno na blízké infračervené, střední infračervené infračervenosti atd.).

Multispektrální

Multispektrální technologie se týká současného získávání více optických spektrálních pásů (obvykle větších nebo rovných 3) a ve viditelném světle na základě infračerveného světla a ultrafialového světla pro rozšíření směru technologie spektrální detekce. Obecnou metodou realizace je prostřednictvím různých filtrů nebo rozdělení paprsků a řady kombinací fotografického filmu, takže zároveň přijímat stejný cíl v řadě různých úzkých spektrálních pásů světelných signálů vyzařovaných nebo odrazu , získat cíl v několika různých spektrálních pásech fotografie. Nejběžnější multispektrální fotografie kolem jsou fotografie pořízené barevnými kamerami, jak je uvedeno níže, které obsahují informace ve třech optických spektrálních pásech, červené (1), zelené (2) a modré (3), ze spektrálního hlediska. Pokud je do kamery nebo detektoru přidáno více pásů, jako jsou pásy (4) a (5), lze získat multispektrální fotografii s více pásy.

Multispektrální technologie kombinovaná s zobrazovacím hardwarem umožňuje prezentaci více spektrálních informací ve formě obrazu.

Samozřejmě je také možné použít pouze detektor k získání spektrálních informací o jediném prostorovém bodě. Pixelteq, značka Ocean Optics, se svou jedinečnou technologií filtrování čipů, může realizovat akvizici 8 kanálů spektrálních informací o 9*9cm čipu, který je zvláště vhodný pro aplikace s extrémně vysokým prostorem a náklady.

Hypespektrální

Hypespectrální je jemná technologie, která dokáže zachytit a analyzovat bod spektra podle bodu v prostorové oblasti, a to díky jedinečnému spektrálnímu „rysy“, které lze detekovat v různých prostorových místech jednoho objektu, a proto mohou detekovat látky, které nelze rozlišit vizuálně.

Hyperspektrální příklad: Obrázky se skládají z užších pásů (10-20 nm). Hyperspektrální obrázky mohou mít stovky nebo tisíce kapel. Poté, co objekt interaguje se světlem ze světelného zdroje a je přijímán zařízením, které nevadí spektrální analýzu (např. Spektrometr), může zařízení přesně reagovat na rozdíly v intenzitě v distribuci přijatého světelného signálu nad spektrálními pásy také známý jako spektrální informace. Při použití hyperspektrálních zařízení můžete z pohledu zobrazovacích charakteristik porozumět spektrálním informacím každé polohy vzorku, z pohledu spektrálních charakteristik, můžete pochopit rozdělení polohy signálu ve specifickém spektrálním pásmu, tj. Hyperspektrální vybavení může získat bohatší informace o podrobnostech. Například: Lidské oko může dostávat pouze tři spektrální pásy v signálu světelné energie objektu: červená, zelená a modrá. To znamená, že jsme často označovali jako tři primární barvy, ale ve skutečnosti můžeme vidět kombinaci těchto tří barev produkovaných oranžovou, fialovou, limetkově zelenou atd. Nejsme však schopni rozlišit rozdíl mezi čistě žlutou a směsí červené a zelené, která je také známá jako „isochromatická“. Ale hyperspektrální zobrazování může snadno rozlišit rozdíl.

Nahoře mohou být dva žluté, jedna „plná barva“ a druhá směs červené a zelené, vizuálně nerozeznatelná, ale vzhledem k jejich spektrálním rozdílům je lze rozlišit pomocí spektroskopického vybavení. V našich experimentech představují data získaná spektrometr průměr světla emitovaného všemi molekulami interagujícími se zdrojem dopadajícího světla v celém detekovaném rozsahu, zatímco s multispektrálním zařízením je možné získat informace o vzorcích v několika několika Specifické pásy v různých bodech v detekovaném rozmezí. Výsledkem je, že žádná z těchto zařízení nemůže poskytnout velmi jemné informace o vzorku v jednom regionu.

Hyperspektrální zobrazovač (HSI) může být analogizován na stovky nebo tisíce jednobodových spektrometrů, které se úzce spojí a soustředí se na oblast současně, přičemž každý spektrometr pracuje nezávisle a získává spektrální informace o svém vlastním umístění. Výstup dat z HSI je obrázek nebo tok videa, ve kterém má každý pixel vlastní spektrum a každé spektrum obsahuje stovky spektrálních pásů. Tato schopnost „plného spektra“ hyperspektrálního zobrazování umožňuje vidět spektrální signály na každém rozlišitelném prostorovém místě ve scéně, tj. Získán více rozměrových informací. Proto lze hyperspektrální zobrazování použít v různých aplikacích, včetně identifikace uměleckých děl, zdraví plodin, mapování pobřeží, lesnictví, průzkumu minerálů, městské a průmyslové infrastruktury, kvality produktu ve výrobních linkách, monitorování životního prostředí a dalších.

Metody hyperspektrálního skenování a výsledky zobrazování

Rozdíl mezi hyperspektrálním a multispektrálním

Velmi často může být charakteristické spektrum materiálu velmi složité s ohledem na vlnovou délku a jiné minutové rysy nemusí být rozlišitelné pomocí hrubších multispektrálních zobrazovacích metod.

Látky, které byly nerozeznatelné od látek identifikovaných pomocí multispektrálního zobrazování (vlevo) na obrázku výše, byly rozlišeny pomocí hyperspektrálního zobrazování (vpravo). Důvodem je to, že protože Hyperspectral má více spektrálních pásů, složitější funkce otisků prstů lze přesně získat s vyšším spektrálním rozlišením.

Typické aplikace

Hyperspektrální zařízení mohou detekovat specifické barvy nebo barviva v infračerveném záření, která nejsou pro lidské oko viditelná. Podobně systémy HSI v pásmu 60 nebo 300 mohou poskytnout bohatší spektrální informace o odrazivosti materiálu než multispektrální systém, což umožňuje přesnější charakterizaci materiálu. Obrázek níže ukazuje obrázek a spektrální informace získané z kusu čerstvé zvířecí tkáně umístěného na dopravním pásu v laboratoři pomocí hyperspektrálního zobrazovače:

Spektrogramy různých oblastí: a) značené oblasti čistého tuku, mramorování a čistých štíhlých částí na vzorky tkáně; (b) Spektrogramy označené v různých oblastech (a) diagramu.

Kromě toho můžeme poskytnout intuitivní softwarové programy pro zobrazovací analýzu, klasifikaci a vizualizaci různých látek s jedinečnými spektrálními charakteristikami. Ať už jsou tato data získána ze vzduchu, na zemi nebo v laboratoři, můžete vidět podrobnosti na obrazovce počítače, které nemusí být rozlišitelné okem.

Předchozí

další

Kontaktujte nás

Author:

Mr. CHNSpec

E-mail:

chnspec@colorspec.cn

Phone/WhatsApp:

+86 13758201662