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高光譜成像技術(shù)

高光譜成像技術(shù)是一種捕獲和分析寬波長(zhǎng)信息的技術(shù)，能夠?qū)Σ牧虾吞卣鬟M(jìn)行詳細(xì)的光譜分析和識(shí)別。高光譜成像技術(shù)的實(shí)現(xiàn)通過(guò)高光譜相機(jī)，其工作原理是使用多個(gè)光學(xué)傳感器或光學(xué)濾波器分離不同波長(zhǎng)的光，并捕獲每個(gè)波段的圖像，能夠在一時(shí)間獲得目標(biāo)在不同譜段處的空間圖像信息，即空間光譜分布。

圖1 空間光譜分布圖和常見獲取方式

如圖1所示，高光譜成像技術(shù)通過(guò)兩種較為常見的方式獲取空間內(nèi)光譜分布信息。第一種是空間掃描Spatial scan，收集掃描不同位置下的光譜圖，建立完整的空間光譜分布圖。這種方式的缺點(diǎn)是掃描速度往往較慢，不適用于快速或迅速檢測(cè)。另一種方法是快照式 Snapshot，一次只獲得一個(gè)立體的高光譜圖像，成像快，但是光譜分辨率低。

高光譜相機(jī)生成的圖片包含了被測(cè)物體大量的有效信息，圖片清晰度越高、對(duì)比度越明顯，越有利于人們對(duì)被測(cè)物體的分析和研究。但如上介紹，獲取高光譜的常見方式存在一定的弊端，內(nèi)部波長(zhǎng)分光機(jī)制不可調(diào)節(jié)，會(huì)影響成像圖片的清晰度和質(zhì)量，并進(jìn)一步影響著對(duì)被測(cè)物體的分析。終端用戶日益增長(zhǎng)的需求，對(duì)高光譜成像技術(shù)提出了更高的技術(shù)考驗(yàn)。

友思特全自動(dòng)可調(diào)波長(zhǎng)系統(tǒng)

友思特波長(zhǎng)選擇器提供快速、精確和高分辨率的波長(zhǎng)調(diào)諧功能，該模塊允許用戶以定制的方式自由連接相機(jī)和鏡頭，如下表所示。對(duì)于想要高光譜成像應(yīng)用的客戶，我們將根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景，以友思特全自動(dòng)調(diào)諧波長(zhǎng)選擇器FWS-Poly為核心設(shè)備，定制一個(gè)具有更精準(zhǔn)和更高分辨率全新的高光譜成像系統(tǒng)。

系統(tǒng)組成

CMOS相機(jī)

友思特工業(yè)相機(jī) GV-51F0FA Rev.1.2，配備對(duì)光線敏感的 5.10 MPix Sony 全局快門傳感器 IMX547，能提供出色的圖像質(zhì)量。GigE 相機(jī) (1/1.8英寸, 2472 x 2064 px) 速度可達(dá) 24.0 fps，且符合 IP65/67 標(biāo)準(zhǔn)，非常適合自動(dòng)化檢測(cè)、快速檢測(cè)等要求苛刻的相機(jī)應(yīng)用。

波長(zhǎng)調(diào)諧模塊

友斯特全自動(dòng)波長(zhǎng)調(diào)諧選擇器核心包含寬帶角度帶通濾光片和一個(gè)補(bǔ)償板。帶通濾光片能獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，將準(zhǔn)直的寬帶光源轉(zhuǎn)換為任意中心波長(zhǎng)和帶寬的光波組合；補(bǔ)償板用于抵消經(jīng)過(guò)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)濾光片后的輕微錯(cuò)位的光斑。該技術(shù)能實(shí)現(xiàn)帶寬從3-15nm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，波長(zhǎng)從UV到NIR（255-1650nm）范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，并且全程調(diào)節(jié)可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，具有非常尖銳的單波輸出。

友思特高光譜成像系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

遠(yuǎn)近視場(chǎng)切換

用戶可選擇可自由調(diào)節(jié)的鏡頭，滿足遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)視野。

準(zhǔn)確和可調(diào)的帶寬

常見的高光譜相機(jī)，其帶寬往往是固定或不規(guī)律的，以及不同帶寬之前的掃描間隔也不規(guī)律。友思特高光譜成像模塊基于全自動(dòng)波長(zhǎng)選擇器實(shí)現(xiàn)，可以準(zhǔn)確選擇中心波長(zhǎng)和恒定的掃描間隔，用戶可以自定義選擇帶寬下的掃描間隔，根據(jù)實(shí)際測(cè)量需求選擇不同的波長(zhǎng)帶寬，具有更高的靈活性。

優(yōu)質(zhì)的圖像分辨率

友思特高光譜成像模塊可以產(chǎn)生相同的圖像質(zhì)量輸出，最大化呈現(xiàn)被測(cè)物體的圖像和光譜信息，而其他高光譜相機(jī)模塊無(wú)法復(fù)制與原始圖像相同的分辨率，或者具有較低的圖像分辨率。

設(shè)備集成靈活性

和商業(yè)化一體式高光譜相機(jī)相比，友思特高光譜成像模塊可以根據(jù)用戶的需求、工作距離和工作環(huán)境等條件作為單獨(dú)的部件分開工作，也可以集成為一個(gè)系統(tǒng)，作為獨(dú)立整機(jī)設(shè)備使用。

友思特高光譜成像系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

高光譜成像技術(shù)能夠提供比普通RGB相機(jī)更為豐富的信息，適用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境檢測(cè)、地質(zhì)勘探、遙感、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。以下是友思特高光譜成像系統(tǒng)的檢測(cè)示例：

1. 硅片

2. 桃子

3. 商標(biāo)

審核編輯 黃宇