Vad är hyperspektrala bild?

April 30

Hyperspektrala bild är en teknik som ger en färgstark tredje dimension till en reflekterad bild som innehåller målets spektraldata. Den kan användas i applikationer såsom topografisk analys av mineralfyndigheter eller gårdar, militär övervakning, medicinsk vävnadsanalys och arkeologiska kartläggning. Hyperspektral avbildning ger en mängd ljus och uppgifter om sammansättning från bildsensorer på fältet, i labbet och även i rymden.

Spectral imaging analyser reflektansspektra eller ljusvåglängdsuppgifter. Det kan använda teknik såsom reflekterande speglar, prismor, linser och ljussensorer, ungefär som de komponenter och laddningskopplade element (CCD) chips inuti en digitalkamera. Kombinerat med fjärrbildteknik, är spektral avbildning används för att mäta våglängder av det elektromagnetiska spektrumet som sprids av ett målmaterial. Enheter som kallas spektrometrar och spectroradiometers notera variationer i energi våglängden för ljuset som reflekteras från ett mål och tillåta observatören att bestämma komposition makeup av materialet eller liggande.

Hyperspektral imaging använder modern datorkraft för att kombinera data från många bilder och lägga den tredje dimensionen av spektrala data direkt till bilden. Denna datamängd staplas i en "hyperspektral kub," som en trave snapshots, där varje pixel innehåller dess spektrala data. Multispektrala bild kombinerar data av tiotals eller hundratals elektromagnetiska (EM) band, men hyper kuber kan bearbeta data från tusentals band.

Multispekt utnyttjar normalt data från multipla sensorer, medan hyperspektral data ofta samlas in som en uppsättning av intilliggande band från en enda sensor. Ju mer information, desto tydligare bild. Ju tydligare bild, desto lättare att avgöra från vilken ämnet eller ämnena motivet görs.

Vissa program för hyperspektrala bild inkluderar kemisk analys, fluorescensmikroskopi, termisk avbildning, arkeologisk upptäckt och rättsmedicinsk undersökning. Medicinsk hyperspektral avbildning extraherar visuella våglängder av en rumslig region och syntetiserar skivorna i en "topografisk karta" redo för tydlig medicinsk analys av vävnadsegenskaper för olika diagnoser eller forskningsändamål. Denna bildteknik kan fånga mer av den EM-bandet än synligt ljus, inklusive infraröda och ultravioletta våglängder, så att den kan förbättra information som annars skulle gå osedda av blotta ögat. Alla material innehåller spektrala signaturer som kan ge viktiga ledtrådar för en uppsjö av applikationer inom många områden.

Till exempel, genom att förstå skillnaderna i kemisk sammansättning av jord och växttillväxt, kriminaltekniska utredare har möjlighet att lokalisera annars okända gravesites. Detta beror på nedbrytning differentierar reflektansspektra av växters tillväxt från sin omgivning. Enkelt, den extra klorofyll som finns i växter befruktas av nedbrytning gör dem sticker ut mycket mer synligt i hyper uppgifter än med blotta ögat.

Fjärranalys och digital bildbehandling hitta nya tillämpningar på löpande. Specialbibliotek bostäder kända spektrala data för material har alltmer tillgänglig för forskare och civila organisationer som Förenta staternas National Aeronautics and Space Administration (NASA). Nya applikationer för denna teknik har kontinuerligt utvecklats i många branscher. Lantbruks användningsområden kan omfatta bestämning växtsorter, vatten och näringsförhållanden och tidig upptäckt av sjukdomen. Eftersom tekniken blir mer tillgänglig för allmänheten, nya ansökningar förväntas utvecklas kontinuerligt för stor fördel över de relativt begränsade analytiska kraften i enda punkt spektroskopi.

Termisk bildteknik har länge använts i militära eller luftburen övervakning. Av denna anledning har speciella metoder som är avsedda att omintetgöra denna teknik utvecklats, för att maskera värme underskrifter marktrupper från luften. Hyperspektral avbildning kan besegra dessa motåtgärder med dess mångfald av spektrala mätningar band, som erbjuder precisionsanalys som kan gräva de spektrala "fingeravtryck" av målet.

Hela spektrumet samlas för varje pixel av information, så observatören kräver inga förkunskaper i ett material för att göra en analys. Databehandling kan innehålla alla tillgängliga uppgifter för en fullständig analys av ett prov. Detta kräver dedikerade datorresurser, inklusive kost känslig utrustning och en stor kapacitet för datalagring. En hyperspektral kub representerar multidimensionella datamängder som kräver hundratals megabyte vardera för att bearbeta.

  • Spektral avbildning används för att mäta våglängder av det elektromagnetiska spektrumet.