什么是高光譜成像技術(shù)？高光譜成像技術(shù)作為一種新型的無損檢測技術(shù)，它所獲得的圖像數(shù)據(jù)不僅包含了樣品的圖像信息，同時也包含了樣品的光譜信息，具有“圖譜合一”的特性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、考古等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本文對高光譜成像技術(shù)的含義及其在生活中的具體應(yīng)用做了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！

什么是高光譜成像技術(shù)？

高光譜成像技術(shù)是將圖像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合起來的一門新技術(shù)，圖像是按光譜順序排列的像數(shù)據(jù)“立方體”。高光譜數(shù)據(jù)一般含有幾十甚至幾百個波段，其光譜分辨率一般為1～10nm。通過高光譜成像系統(tǒng)獲取待測物的高光譜圖像包含了待測物的豐富的空間、光譜和輻射三重信息。這些信息不僅表現(xiàn)了地物空間分布的影像特征，同時也可能以其中某一像元或像元組為目標(biāo)獲取它們的輻射強(qiáng)度以及光潛特征。

影像、輻射與光譜是高光譜圖像中的3個重要特征，這3個特征的有機(jī)結(jié)合就是高光譜圖像高光譜圖像具有高空間分辨率和時間分辨率、圖譜合一等特點，能為各項應(yīng)用提供更詳細(xì)的信息。光譜的覆蓋范圍為可見光到熱紅外的全部電磁輻射波譜，可以獲取連續(xù)的光譜信息，這是高光譜遙感數(shù)據(jù)與常規(guī)遙感數(shù)據(jù)的主要區(qū)別。

由于高光譜成像系統(tǒng)所獲得的高光譜圖像能對圖像中的每個像素提供連續(xù)的光譜曲線，且在待測物上獲得空間信息的同時又能獲得比多光譜更為豐富的光譜信息。這些數(shù)據(jù)信息用來形成復(fù)雜模型，來進(jìn)行判別、分類、識別圖像中的材料。

高光譜圖像技術(shù)集成了傳統(tǒng)的圖像和光譜技術(shù)，可同時獲得被測物體的空間和光譜信息，相比傳統(tǒng)的多光譜技術(shù)不能同時兼顧共線性消除和信息充分獲取的矛盾，高光譜圖像技術(shù)因其高的光譜分辨率已成為農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)評估和安全檢測的強(qiáng)有力工具。

高光譜成像技術(shù)在生活中的具體應(yīng)用：

1.在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，高光譜圖像目標(biāo)檢測技術(shù)主要應(yīng)用在農(nóng)作物長勢狀況監(jiān)測、農(nóng)作物脅迫監(jiān)測、農(nóng)作物產(chǎn)量初級估算、植被覆蓋率監(jiān)測以及農(nóng)產(chǎn)品的無損檢測等方面。高光譜技術(shù)憑借其在光譜分辨率中的優(yōu)勢為精細(xì)化農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供著技術(shù)保障，在獲取農(nóng)作物信息，增加農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)作物品質(zhì)，預(yù)防農(nóng)作物災(zāi)害，保護(hù)農(nóng)業(yè)資源以及降低農(nóng)產(chǎn)品投入成本等方面中發(fā)揮著重要的作用，為農(nóng)業(yè)和其他相關(guān)部門的決策提供可靠的依據(jù)。

2.在環(huán)境減災(zāi)領(lǐng)域應(yīng)用

在環(huán)境減災(zāi)領(lǐng)域，高光譜目標(biāo)檢測技術(shù)可以對災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警、實時監(jiān)測以及對災(zāi)后現(xiàn)狀進(jìn)行評估，從而達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。2008年9月，我國發(fā)射的環(huán)境一號A衛(wèi)星上搭載的高光譜傳感器，是我國第一臺對地觀測的星載高光譜成像儀，該傳感器的投入使用，極大地豐富了我國防災(zāi)減災(zāi)工作的數(shù)據(jù)來源。隨著該衛(wèi)星的發(fā)射成功和良好運行，以及后續(xù)衛(wèi)星發(fā)射計劃的逐步推進(jìn)，環(huán)境與減災(zāi)衛(wèi)星中的高光譜傳感器將在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。

3.在考古領(lǐng)域應(yīng)用

在考古領(lǐng)域，由于人為因素，地下埋藏的遺跡與周圍環(huán)境往往會產(chǎn)生土壤的板結(jié)與疏松、肥沃與貧瘠，含水量多與少的差異，導(dǎo)致樹木與灌木叢生長與分布情況發(fā)生異常，或者會使農(nóng)作物與野草的高度、密度和色彩出現(xiàn)差異，而且遺跡往往具有特殊的微地貌和幾何形狀特征。這些差異會影響它們對太陽輻射光譜的吸收特性，從而引起表層地物波譜特征的微弱變化，高光譜目標(biāo)檢測技術(shù)可以通過探測和識別微弱的地物光譜異常，實現(xiàn)在沒有任何地表“常規(guī)”考古線索情況下的地下文物探測。

4.在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，高光譜圖像的高光譜分辨率能夠辨別病變細(xì)胞與正常細(xì)胞之間的光譜差異性，從而達(dá)到對疾病診斷的目的。目前，高光譜目標(biāo)檢測技術(shù)在實現(xiàn)某些疾病的早期診斷、病情檢測、療效評估以及發(fā)病機(jī)理的研究當(dāng)中都有應(yīng)用。這些研究與應(yīng)用將為各種疾病的成因和更精確的診斷提供新的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，對提高疾病的診斷水平具有重要的意義，將日益成為醫(yī)學(xué)應(yīng)用與研究的熱點。

5.在資源勘探領(lǐng)域應(yīng)用

在資源勘探領(lǐng)域，高光譜目標(biāo)檢測技術(shù)在礦產(chǎn)勘探、礦物識別以及海洋資源勘探中都有較成功的應(yīng)用。礦物光譜研究表明，巖石礦物在0.4～2.5um之間具有一系列可診斷性光譜特征信息，而且這些特征的帶寬多在10～20nm之間，高光譜圖像的光譜維能夠使得這些特征波段得到很好的體現(xiàn)，這是利用高光譜目標(biāo)檢測技術(shù)進(jìn)行資源勘探的基礎(chǔ)。