Hvad er hyperspektral billeddannelse?

Hyperspektral billeddannelse er en teknik, der tilføjer en farverig tredje dimension til et reflekteret billede, der indeholder målspektrale data.Det kan bruges i applikationer såsom topografisk analyse af mineralaflejringer eller gårde, militær overvågning, medicinsk vævsanalyse og arkæologisk kortlægning.Hyperspektral billeddannelse giver et væld af lys- og kompositionsdata fra billeddannelsessensorer i marken, i laboratoriet og endda i rummet.

Spektrale billeddannelsesanalyser reflektansspektre eller lette bølgelængde -data.Det kan bruge teknologi såsom reflekterende spejle, prismer, linser og lyssensorer, ligesom komponenterne og ladekoblede enheder (CCD) chips inde i et digitalt kamera.Kombineret med fjernafbildningsteknologi bruges spektral billeddannelse til at måle bølgelængder af det elektromagnetiske spektrum spredt af et målmateriale.Enheder kaldet spektrometre og spektroradiometre Bemærk variationer i energibølgelængden af lyset, der reflekteres fra et mål og giver observatører mulighed for at bestemme sammensætning af sammensætning af materialet eller landskabet.

Hyperspektral billeddannelse bruger moderne computerkraft til at kombinere data fra mange billeder og tilføje den tredje dimensionaf spektrale data direkte til billedet.Dette datasæt er stablet i en "hyperspektral terning" som en stak snapshots, hvor hver pixel indeholder dens spektrale data.Multispektral billeddannelse kombinerer data fra titusinder eller hundreder af elektromagnetiske (EM) bånd, men hyperspektrale terninger kan behandle data fra tusinder af bånd.

Multispektral billeddannelse bruger normalt data fra flere sensorer, mens hyperspektrale data ofte indsamles som et sæt sammenhængende bånd fra en enkelt sensor.Jo flere data, jo klarere billedet.Jo klarere billedet, jo lettere at bestemme ud fra hvilket stof eller stoffer emnet er foretaget.

Nogle anvendelser af hyperspektral billeddannelse inkluderer kemisk analyse, fluorescensmikroskopi, termisk billeddannelse, arkæologisk opdagelse og retsmedicinsk undersøgelse.Medicinske hyperspektrale billeddannelser udtrækker visuelle bølgelængder af en rumlig region og syntetiserer skiverne i et "topografisk kort" klar til klar medicinsk analyse af vævsegenskaber til forskellige diagnoser eller forskningsformål.Denne billeddannelsesteknologi kan fange flere af EM -båndet end synligt lys, inklusive infrarøde og ultraviolette bølgelængder, så det kan forbedre information, der ellers kan gå uset ved det blotte øje.Alle materialer indeholder spektrale underskrifter, der kan give vigtige ledetråde til en overflod af applikationer på tværs af mange felter.

For eksempel er kriminaltekniske efterforskere ved at forstå forskelle i kemisk sammensætning af jord- og plantevækst i stand til at finde ud af ellers ukendte gravesitter.Dette skyldes, at nedbrydning differentierer reflektionsspektre for plantevækst fra deres omgivelser.Kort sagt, den ekstra chlorophyll indeholdt i planter, der er befrugtet ved nedbrydning, får dem til at skille sig ud meget mere synligt i hyperspektrale data end for det blotte øje.

Fjernmåling og digital billeddannelse finder nye applikationer løbende.Specielle biblioteker, der er kendte spektrale data om materialer, er i stigende grad blevet gjort tilgængelige for forskere og civile af organisationer som De Forenede Staters nationale luftfart og rumadministration (NASA).Nye applikationer til denne teknik er konstant udviklet i mange brancher.Landbrugsanvendelser kan omfatte bestemmelse af plantesorter, vand- og næringsstofforhold og den tidlige opdagelse af sygdommen.Efterhånden som teknologien bliver mere tilgængelig for offentligheden, forventes nye applikationer kontinuerligt at blive udviklet til stor fordel i forhold til den relativt begrænsede analytiske magt af enkeltpunktsspektroskopi.

Termisk billeddannelsesteknologi er længe blevet brugt i militær eller luftbåren overvågning.Af denne grund er der udviklet specielle teknikker, der er designet til at afværge denne teknologiSk varmeunderskrifterne af jordkræfter fra luften.Hyperspektral billeddannelse kan muligvis besejre disse modforanstaltninger med dens mangfoldighed af spektrale båndmålinger, der tilbyder præcisionsanalyse, der kan afsløre de spektrale "fingeraftryk" af målet.

Hele spektret er samlet for hver information om pixel, så observatøren kræver ingen forudgående viden omet materiale for at foretage en analyse.Computerbehandling kan omfatte alle tilgængelige data til en komplet analyse af en prøve.Dette kræver dedikerede computerressourcer, herunder kostbart følsomt udstyr og en stor kapacitet af datalagring.En hyperspektral terning repræsenterer multidimensionelle datasæt, der kræver hundreder af megabyte hver til behandling.