Care este diferența dintre spectral, multispectral și hiperspectral

August 23, 2024

Spectral, multispectral, hiperspectral, nu poate spune diferența?

Analiza spectrală ca un mijloc important de analiză a științei naturale, tehnologia spectrală este adesea folosită pentru a detecta structura fizică a obiectelor, compoziției chimice și alți indicatori. Spectrometria imaginii, pe de altă parte, combină tehnologia spectrală și tehnologia imagistică, combinând capacitatea de rezoluție spectrală și capacitatea de rezoluție grafică, rezultând o analiză spectrală fațetată în dimensiunea spațială, care este acum cunoscută sub numele de imagistică multispectrală și tehnologie de imagistică hiperspectrală.

Care este diferența dintre spectral, multispectral și hiperspectral?

Spectru

Spectrul este lumina monocromatică separată prin dispersie după sistemul dispersiv (cum ar fi prisme, grătare), prin sistemul de imagistică, proiectat pe detector pentru a deveni dimensiunea lungimii de undă (sau frecvența) a aranjamentului secvențial al modelului, care este cunoscut ca spectrul optic. Spectrometrul Ocean Optics se bazează pe acest principiu al proiectării și fabricării.

Undele de lumină în funcție de diferite lungimi de undă, există nume diferite: lungimi de undă în 380 și 780 nm între undele de lumină cunoscute sub numele de lumină vizibilă, mai scurtă decât 380nm numită lumină ultravioletă; și mai mult de 780 nm pentru lumina infraroșie (lumina infraroșie este, de asemenea, împărțită în infraroșu aproape, cu infraroșu mijlociu, infraroșu, etc.).

Multispectral

Tehnologia multispectrală se referă la achiziția simultană a mai multor benzi spectrale optice (de obicei mai mari sau egale cu 3), și în lumina vizibilă pe baza luminii infraroșii și a luminii ultraviolete pentru a extinde direcția tehnologiei de detectare a spectralului. Metoda de realizare comună este printr -o varietate de filtre sau despărțitoare de fascicul și o varietate de combinații de film fotografic, astfel încât, respectiv, în același timp, să primească aceeași țintă într -o gamă de benzi spectrale înguste diferite de semnale ușoare radiate sau reflectate , pentru a obține ținta în mai multe benzi spectrale diferite ale fotografiei. Cele mai frecvente fotografii multispectrale din jur sunt cele realizate de camerele de culori, așa cum se arată mai jos, care conțin informații în trei benzi spectrale optice, roșu (1), verde (2) și albastru (3), din punct de vedere spectral. Dacă se adaugă mai multe benzi la cameră sau detector, cum ar fi benzi (4) și (5), se poate obține o fotografie multispectrală cu mai multe benzi.

Tehnologia multi-spectrală, combinată cu hardware-ul imagistic, permite prezentarea informațiilor multi-spectrale în formă de imagine.

Desigur, este posibil să se utilizeze doar detectorul pentru a obține informațiile spectrale ale unui singur punct spațial. Pixelteq, o marcă de optică oceanică, cu tehnologia sa unică de filtrare a cipurilor, poate realiza achiziția a 8 canale de informații spectrale pe un cip de 9*9cm, care este potrivit în special pentru aplicații cu cerințe de spațiu și costuri extrem de mari.

Hipespectral

Hipepectral este o tehnologie fină care poate captura și analiza punctul spectru cu punct într -o zonă spațială, datorită „caracteristicilor” spectrale unice care pot fi detectate în diferite locații spațiale ale unui singur obiect și, prin urmare, pot detecta substanțe care nu pot fi distinse vizual.

Exemplu hiperspectral: imaginile constau din benzi mai înguste (10-20 nm). Imaginile hiperspectrale pot avea sute sau mii de trupe. După ce un obiect interacționează cu lumina dintr-o sursă de lumină și este primit de un dispozitiv de analiză spectrală care nu este imaginat (de exemplu, un spectrometru), dispozitivul poate reacționa cu exactitate la diferențele de intensitate în distribuția semnalului de lumină primită pe benzile spectrale, de asemenea cunoscut sub numele de informații spectrale. Atunci când utilizați echipamente hiperspectrale, din perspectiva caracteristicilor imagistice, puteți înțelege informațiile spectrale ale fiecărei poziții a eșantionului, din perspectiva caracteristicilor spectrale, puteți înțelege distribuția poziției semnalului într -o bandă spectrală specifică, adică, Echipamentele hiperspectrale pot obține informații despre detalii mai bogate. De exemplu: ochiul uman poate primi doar trei benzi spectrale în semnalul de energie ușoară a obiectului: roșu, verde și albastru. Adică, de multe ori am menționat cele trei culori primare, dar, de fapt, putem vedea combinația acestor trei culori produse de portocaliu, violet, verde var și așa mai departe pe culorile mai subtile. Cu toate acestea, nu suntem capabili să distingem diferența dintre galbenul pur și un amestec de roșu și verde, care este cunoscut și sub numele de „izochromatic”. Dar imagistica hiperspectrală poate distinge cu ușurință diferența.

Mai sus, cele două galbene, una „culoare solidă”, iar celălalt un amestec de roșu și verde, pot fi indistinguibile vizual, dar datorită diferențelor lor spectrale, pot fi distinse folosind echipamente spectroscopice. În experimentele noastre, datele obținute cu un spectrometru reprezintă media luminii emise de toate moleculele care interacționează cu sursa de lumină incidentă pe întregul interval detectat, în timp ce cu un dispozitiv multispectral este posibil să se obțină informații despre eșantioane în câteva în câteva benzi specifice în diferite puncte din intervalul detectat. Drept urmare, niciunul dintre aceste dispozitive nu poate furniza informații de probă foarte fine într -o singură regiune.

Un imagist hiperspectral (HSI) poate fi analogat la sute sau mii de spectrometre cu un singur punct aliniat îndeaproape și concentrându-se pe o zonă în același timp, fiecare spectrometru funcționând independent și achiziționând informații spectrale despre propria locație. Ieșirea datelor de la HSI este o imagine sau un flux video, în care fiecare pixel are propriul spectru și fiecare spectru conține sute de benzi spectrale. Această capacitate „cu spectru complet” a imaginii hiperspectrale permite unuia să vadă semnalele spectrale la fiecare locație spațială distinctivă într-o scenă, adică se obțin informații mai dimensionale. Prin urmare, imagistica hiperspectrală poate fi utilizată într -o varietate de aplicații, inclusiv identificarea lucrărilor de artă, sănătatea culturilor, cartografierea coastei, silvicultura, explorarea mineralelor, infrastructura urbană și industrială, calitatea produsului în liniile de producție, monitorizarea mediului și multe altele.

Metode de scanare hiperspectrală și rezultate imagistice

Diferența dintre hiperspectral și multispectral

Foarte des spectrul caracteristic de reflectanță al unui material poate fi foarte complex în ceea ce privește lungimea de undă, iar alte caracteristici minute nu pot fi distincte folosind metode de imagistică multispectrală mai grosieră.

Substanțele care nu erau distincte de cele identificate folosind imagini multispectrale (stânga) din figura de mai sus s -au distins prin utilizarea imaginii hiperspectrale (dreapta). Motivul pentru aceasta este că, deoarece hiperspectralul are mai multe benzi spectrale, caracteristici mai complexe de amprentă pot fi obținute cu exactitate cu o rezoluție spectrală mai mare.

Aplicații tipice

Dispozitivele hiperspectrale pot detecta picturi sau coloranți specifici în infraroșu care nu sunt vizibile pentru ochiul uman. În mod similar, sistemele HSI din banda 60 sau 300 pot oferi informații spectrale mai bogate cu privire la reflectarea unui material decât a unui sistem multispectral, permițând o caracterizare mai exactă a materialului. Imaginea de mai jos arată imaginea și informațiile spectrale obținute dintr -o bucată de țesut animal proaspăt așezat pe o bandă transportoare într -un laborator folosind un imagist hiperspectral:

Spectrograme din diferite regiuni: (a) regiuni etichetate de grăsime pură, marmură și porțiuni slabe pure pe probele de țesut; (b) Spectrograme etichetate în diferite regiuni ale diagramei (a).

În plus, putem oferi programe software intuitive pentru analiza imagisticii, clasificarea și vizualizarea diferitelor substanțe cu caracteristici spectrale unice. Indiferent dacă aceste date sunt obținute din aer, la sol sau în laborator, puteți vedea detalii pe ecranul computerului dvs. care nu pot fi distincte de ochi.

Următor →

Contactează-ne

Author:

Mr. CHNSpec

E-mail:

chnspec@colorspec.cn

Phone/WhatsApp:

+86 13758201662