Vad är hyperspektral avbildning?

Hyperspektral avbildning är en teknik som lägger till en färgglad tredje dimension till en reflekterad bild som innehåller målens spektrala data.Det kan användas i applikationer som topografisk analys av mineralavlagringar eller gårdar, militärövervakning, medicinsk vävnadsanalys och arkeologisk kartläggning.Hyperspektral avbildning ger en mängd ljus- och kompositiondata från avbildningssensorer i fältet, i labbet och till och med i rymden.

Spektrala avbildningsanalyser reflektansspektra eller ljusvåglängdsdata.Det kan använda teknik som att reflektera speglar, prismor, linser och ljussensorer, ungefär som komponenter och laddningskopplad enhet (CCD) -chips i en digitalkamera.I kombination med fjärravbildningsteknik används spektralavbildning för att mäta våglängder för det elektromagnetiska spektrumet spridd av ett målmaterial.Enheter som kallas spektrometrar och spektroradiometrar Observera variationer i ljusvåglängden för ljuset återspeglas av ett mål och gör det möjligt för observatörer att bestämma kompositionsminkning av materialet eller landskapet.

Hyperspektral avbildning använder modern datorkraft för att kombinera data från många bilder och lägga till tredje dimensionenav spektrala data direkt till bilden.Denna datauppsättning är staplad i en "hyperspektral kub", som en stack med ögonblicksbilder, där varje pixel innehåller sina spektrala data.Multispektral avbildning kombinerar data om tiotals eller hundratals elektromagnetiska band (EM), men hyperspektrala kuber kan bearbeta data från tusentals band.

Multispektral avbildning använder normalt data från flera sensorer, medan hyperspektral data ofta samlas in som en uppsättning sammanhängande band från en enda sensor.Ju mer data, desto tydligare bilden.Ju tydligare bilden, desto lättare att bestämma från vilket ämne eller ämnen ämnet görs.

Vissa tillämpningar av hyperspektral avbildning inkluderar kemisk analys, fluorescensmikroskopi, termisk avbildning, arkeologisk upptäckt och kriminalteknisk undersökning.Medicinsk hyperspektral avbildning extraherar visuella våglängder i en rumslig region och syntetiserar skivorna till en "topografisk karta" redo för tydlig medicinsk analys av vävnadsegenskaper för olika diagnoser eller forskningsändamål.Denna bildteknik kan fånga mer av EM -bandet än synligt ljus, inklusive infraröd och ultravioletta våglängder, så att den kan förbättra information som annars kan bli osynlig av blotta ögat.Allt material innehåller spektrala signaturer som kan ge viktiga ledtrådar för en mängd applikationer över många fält.

Till exempel, genom att förstå skillnader i kemisk sammansättning av jord- och växttillväxt, kan kriminaltekniska utredare fastställa annars okända gravplatser.Detta beror på att nedbrytning skiljer reflektionsspektra för växttillväxt från deras omgivningar.Enkelt uttryckt, den extra klorofyllen som finns i växter som befruktats av sönderdelning gör att de sticker ut mycket mer synligt i hyperspektrala data än till blotta ögat.

Fjärrkänning och digital avbildning hittar nya applikationer pågående.Specialbibliotek som är kända spektraldata för material har i allt högre grad gjorts tillgängliga för forskare och civila av organisationer som USA: s nationella flyg- och rymdadministration (NASA).Nya applikationer för denna teknik har kontinuerligt utvecklats i många branscher.Jordbruksanvändning kan inkludera bestämning av växtsorter, vatten och näringsförhållanden och tidig upptäckt av sjukdom.När tekniken blir mer tillgänglig för allmänheten förväntas nya applikationer kontinuerligt utvecklas till stor fördel jämfört med den relativt begränsade analytiska kraften för enpunktsspektroskopi.

Termisk avbildningsteknologi har länge använts i militär eller luftburen övervakning.Av denna anledning har speciella tekniker utformade för att hindra denna teknik utvecklats för att maSK värmesignaturerna av markkrafter från luften.Hyperspektral avbildning kan besegra dessa motåtgärder med sin mängd spektrala bandmätningar och erbjuder precisionsanalys som kan upptäcka spektrala "fingeravtryck" för målet.

Hela spektrumet samlas för varje pixel av information, så att observatören inte kräver någon föregående kunskap omett material för att göra en analys.Datorbehandling kan inkludera alla tillgängliga data för en fullständig analys av ett prov.Detta kräver dedikerade datorresurser, inklusive kostsam känslig utrustning och en stor kapacitet för datalagring.En hyperspektral kub representerar flerdimensionella datasätt som kräver hundratals megabyte vardera för att bearbeta.