成像領域新利器——認識高光譜相機

來講高光譜相機前我們先要知道較為熟悉的光譜設備、相機2類設備， 有助于幫助我們理解什么是高光譜相機。
光譜設備就是可獲得不同波長范圍的輻射功率設備， 設備一般有3種形態
1.1.1光譜儀
光譜儀可以直接通過下圖2號接口連接光纖+積分球/余弦矯正器/受光器等形式， 入射光源的光譜， 一次可以采集一個點狀態的測一個位置點的光譜信息。
1.1.2分光輻射亮度計
以分光輻射亮度計CS2000為例， 可以一次測試一點發光點的光譜信息， 可以得到可見光波段380-780nm下的光譜信息。
1.1.3分光輻射照度計
以分光輻射照度計CL-500A為例， 可以一次測一個位置點的光譜信息， 可以得到可見光波段380-780nm下的光譜信息。
1.2 相機
相機又分為2類， 工業相機和成像亮度計
1.2.1成像亮度計
以成像亮度計I系列為例， 相比工業CCD多了3-4個濾色的片子， 符合CIE三色刺激曲線， 模擬光線進入人眼的光學效果。并且和工業CCD較大的差別在于獲取到的數據為畫面每個像素的人眼三刺激值X、Y、Z， 基于三刺激值可以計算獲得亮度、色坐標等符合人眼觀察指標數據。
1.2.2工業相機
工業相機有三種類型
1）單CCD彩色相機
相比單色相機多了一個拜耳濾鏡， 通過該濾鏡可以實現不同像素呈現紅綠藍中的響應數據， 可以由4個像素作為一個新的單元， 從而合并的單元作為一個新的像素并同時有RGB三種分量灰度信息， 這樣也可以獲得每個單元的灰度值形成一張彩色畫面。
2）單色相機
可以讀取畫面中的每個像素的電子響應值， 又稱為灰度值， 可以得到的是一張黑白畫面。
3）3CCD彩色相機

相比單色相機組件多了分光棱鏡和2個CCD， 可以讀取3張畫面中的每個像素的灰度值， 將3張灰度畫面疊加在一起就可以得到一張彩色畫面。

1.3高光譜相機
由于成像技術的進步， 我們可以獲得除可見光譜之外波長的信息并對其進行理解。因此， 高光譜成像是同時獲取空間及其在圖像空間中的相應光譜信息并將其組合。它類似于RGB彩色圖像， 但它有更多的通道。為了便于理解， 假設我們有一個n波段高光譜圖像：它只是n個灰度圖像(每個波段根據其波長值捕獲不同的光強度數據)， 在連續的波長范圍內彼此堆疊- 為我們提供了一個維度為n行*m列*n波段的圖像。
因此， 高光譜相機就是即具備了光譜設備可以獲得不同波長下的光譜， 同時又具備了對整個畫面成像的能力。
目前市面上有四種原理的高光譜相機：點掃描， 線掃描， 光譜掃描和快照。
1）快照
就是一次獲得一個立體的高光譜圖像。目前應用比較多的是通過多通道的濾光片來實現。成像快， 但是光譜分辨率低。
2）線掃描
就是一次獲得一條線上的光譜數據， 成像設備是個光譜儀和灰度相機。由于光譜分辨率高， 成像比較快， 目前應用較多。
3）點掃描
就是一次獲得一個點的光譜數據， 成像設備是個分光儀?？梢杂迷谛l星上， 需要兩個方向的自由度。
4）光譜掃描
就是一次獲得一個波段的圖像， 成像設備是個可調的濾光片和灰度相機。
高光譜相機主要有哪些應用領域?
（1）農業和植被
（2）食品
（3）垃圾回收
（4）地質研究
（5）環境監測
（6）醫療醫藥
（7）色彩測量
（8）國防安全
（9）航空領域
（10）汽車領域