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高光譜成像技術(shù)光譜圖像的存儲(chǔ)方式是怎樣的?

發(fā)布時(shí)間:2024-03-01
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高光譜成像技術(shù)融合了傳統(tǒng)成像和光譜學(xué),同時(shí)獲得被檢對(duì)象的光譜和空間信息。高光譜成像技術(shù)相似于分光技術(shù),包括反射、透射和散射等模式。本文對(duì)高光譜成像技術(shù)的原理及成像圖像的存儲(chǔ)方式做了介紹。

高光譜成像技術(shù)融合了傳統(tǒng)成像和光譜學(xué),同時(shí)獲得被檢對(duì)象的光譜和空間信息。高光譜成像技術(shù)相似于分光技術(shù),包括反射、透射和散射等模式。本文對(duì)高光譜成像技術(shù)的原理及成像圖像的存儲(chǔ)方式做了介紹。

高光譜成像儀

高光譜成像技術(shù)的原理:

高光譜成像技術(shù)通常有兩種方法。一種是基于濾波片的高光譜成像系統(tǒng)。該方法采用的成像裝置主要由CCD攝像頭和濾波片組成。常用的濾波片有窄帶濾波片、液晶可調(diào)試濾鏡和聲光可調(diào)試濾鏡等。通過(guò)連續(xù)采集一系列波段下的目標(biāo)二維圖像,波段序列構(gòu)建成一個(gè)三維圖像立方體。

另一種是基于圖像光譜儀的高光譜圖像系統(tǒng)。成像裝置主要有透鏡、CCD攝像頭和圖像光譜儀組成。圖像光譜儀主要是棱鏡-光柵-棱鏡光學(xué)組件組成,同時(shí)配備有狹縫,滿足單一時(shí)間采集目標(biāo)的一條狹小條帶。這種圖像系統(tǒng)采用“掃帚式”成像方法:當(dāng)檢測(cè)對(duì)象以固定的速度垂直于成像儀光學(xué)主軸平面移動(dòng),檢測(cè)對(duì)象中平行于狹縫的一條窄帶在光源的照射下,反射光束通過(guò)透鏡進(jìn)入成像譜儀,通過(guò)狹縫后進(jìn)入分光光學(xué)組件,被色散后投射到成像儀尾端的CCD敏感元件,從而使線狀反射窄帶光束經(jīng)過(guò)色散后形成連續(xù)波段光的多條平行反射強(qiáng)度線。因此,隨著檢測(cè)對(duì)象的移動(dòng),對(duì)象表面的條帶被成像后存儲(chǔ),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)目標(biāo)的成像。


高光譜成像技術(shù)光譜圖像的存儲(chǔ)方式:

成像后的圖像信息采用三種方式存儲(chǔ)。包括波段順序格式(BSQ、波段按像元交叉格式(BIP)和波段按行交叉格式(BIL),常用的方法是BIL格式。BIL格式存儲(chǔ)的圖像先存儲(chǔ)第一個(gè)波段的第一行空間信息,接著是第二個(gè)波段的第一行,然后是第三個(gè)波段的第一行,交叉存取直到波段總數(shù)完成為止。第二行空間信息按照以上類似的方式交叉存取。這種格式提供了空間和波譜處理之間一種折衷方式,是大多數(shù)高光譜圖像處理軟件,如ENVI處理任務(wù)中所推薦的文件格式。

通常,高光譜圖像可以用3D立方體來(lái)表示,如下圖所示。其中的二維是圖像像素的坐標(biāo)信息(以x和y表示),第三維是波長(zhǎng)信息(以λ表示),一個(gè)分辨率為xxy像素的圖像檢測(cè)器陣列在λ個(gè)波長(zhǎng)處獲得的樣品圖像立方體是xxyxλ的三維數(shù)據(jù)立方體。對(duì)象每個(gè)像素在獨(dú)立波長(zhǎng)上的反射強(qiáng)度通過(guò)AD轉(zhuǎn)換為不同位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)字信息。

高光譜圖像數(shù)據(jù)立方體示

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