Vad är skillnaden mellan spektral, multispektral och hyperspektral

August 23, 2024

Spektral, multispektral, hyperspektral, kan inte skilja skillnaden?

Spektralanalys Som ett viktigt sätt för naturvetenskapsanalys används spektralteknologi ofta för att upptäcka den fysiska strukturen hos föremål, kemisk sammansättning och andra indikatorer. Bildspektrometri, å andra sidan, kombinerar spektralteknologi och bildteknologi och kombinerar spektral upplösningsförmåga och grafisk upplösningsförmåga, vilket resulterar i fasetterad spektralanalys i den rumsliga dimensionen, som nu är känd som multispektral avbildning och hyperspektral avbildningsteknik.

Vad är skillnaden mellan spektral, multispektral och hyperspektral?

Spektrum

Spektrum är det monokromatiska ljuset separerat genom dispersion efter det spridande systemet (såsom prismor, gitter), genom bildsystemet, projicerad på detektorn för att bli våglängden (eller frekvens) storleken på sekventiell arrangemang för mönstret, som kallas som kallas som känt som känt som det optiska spektrumet. Ocean Optics Spectrometer är baserad på denna princip för design och tillverkning.

Ljusvågor Enligt olika våglängder finns det olika namn: våglängder i 380 och 780 nm mellan de ljusvågor som kallas synligt ljus, kortare än 380Nm kallas ultraviolett ljus; och längre än 780Nm för det infraröda ljuset (infrarött ljus är också uppdelat i det nästan infraröda, mitten av infraröd, långt infraröd, etc.).

Multispektral

Multispektral teknik avser samtidigt förvärv av flera optiska spektralband (vanligtvis större än eller lika med 3), och i det synliga ljuset på basis av infrarött ljus och ultraviolett ljus för att utöka riktningen för spektraldetekteringstekniken. Den vanliga realiseringsmetoden är genom en mängd olika filter eller stråldelare och en mängd kombinationer av fotografisk film, så att samtidigt få samma mål i en rad olika smala spektrala band med ljussignaler utstrålade eller reflekterade , för att få målet i flera olika spektrala band på fotot. De vanligaste multispektrala bilderna runt är de som tas av färgkameror, som visas nedan, som innehåller information i tre optiska spektralband, röda (1), grönt (2) och blå (3), ur spektral synvinkel. Om fler band läggs till i kameran eller detektorn, såsom band (4) och (5), kan ett multispektralt foto med flera band erhållas.

Multispektral teknik i kombination med bildhårdvara gör det möjligt att presentera multispektral information i bildform.

Naturligtvis är det också möjligt att bara använda detektorn för att få spektralinformationen för en enda rumslig punkt. Pixelteq, ett märke av Ocean Optics, med sin unika chipfiltreringsteknik, kan förverkliga förvärvet av 8 kanaler med spektralinformation på ett 9*9 cm chip, vilket är särskilt lämpligt för applikationer med extremt höga utrymme och kostnadskrav.

Hypektral

Hypespectral är en fin teknik som kan fånga och analysera spektrapunkten för punkt i ett rumsligt område, på grund av de unika spektrala "funktioner" som kan upptäckas på olika rumsliga platser för ett enda objekt, och därför kan detektera ämnen som inte kan särskiljas visuellt.

Hyperspektralt exempel: Bilder består av smalare band (10-20 nm). Hyperspektrala bilder kan ha hundratals eller tusentals band. Efter att ett objekt interagerar med ljus från en ljuskälla och tas emot av en icke-avbildad spektralanalysanordning (t.ex. en spektrometer), kan enheten exakt reagera på intensitetsskillnaderna i fördelningen av den mottagna ljussignalen över spektralbanden också känd som spektralinformation. När du använder hyperspektral utrustning, ur perspektivet av avbildningsegenskaper, kan du förstå spektralinformationen för varje position i provet, ur spektrala egenskaper, kan du förstå fördelningen av signalpositionen i ett specifikt spektralt band, det vill säga, från och med Hyperspektral utrustning kan få rikare detaljinformation. Till exempel: det mänskliga ögat kan bara ta emot tre spektrala band i objektets ljusenergisignal: röd, grön och blå. Det vill säga vi ofta kallas de tre primärfärgerna, men vi kan faktiskt se kombinationen av dessa tre färger som produceras av orange, lila, limegrön och så på de mer subtila färgerna. Vi kan emellertid inte skilja skillnaden mellan ren gul och en blandning av rött och grönt, som också kallas "isokromatisk". Men hyperspektral avbildning kan lätt skilja skillnaden.

Ovanför kan de två gula, en en "fast färg" och den andra en blandning av rött och grönt, vara visuellt oskiljbara, men på grund av deras spektrala skillnader kan de särskiljas med spektroskopisk utrustning. I våra experiment representerar de data som erhållits med en spektrometer medelvärdet av ljuset som släpps ut av alla molekyler som interagerar med den infallande ljuskällan över hela detekterade intervallet, medan det med en multispektral anordning är möjligt att få information om proverna i några få funderade ljuskälla över hela detekterade intervall specifika band på olika punkter inom det detekterade intervallet. Som ett resultat kan ingen av dessa enheter ge mycket fin provinformation i en enda region.

En hyperspektral bild (HSI) kan analogiseras till hundratals eller tusentals enpunktsspektrometrar uppradade nära ihop och fokusera på ett område samtidigt, med varje spektrometer som arbetar oberoende och förvärvar spektral information om sin egen plats. Datautgången från HSI är en bild eller videoström, där varje pixel har sitt eget spektrum, och varje spektrum innehåller hundratals spektrala band. Denna "fullspektrum" -förmåga för hyperspektral avbildning gör att man kan se de spektrala signalerna på varje särskiljbar rumslig plats i en scen, dvs mer dimensionell information erhålls. Därför kan hyperspektral avbildning användas i en mängd olika applikationer, inklusive konstverk, grödhälsa, mappning av kustlinjer, skogsbruk, mineralutforskning, stads- och industriell infrastruktur, produktkvalitet i produktionslinjer, miljöövervakning och mer.

Hyperspektrala skanningsmetoder och bildresultat

Skillnaden mellan hyperspektral och multispektral

Mycket ofta kan reflektanskarakteristiskt spektrum för ett material vara mycket komplicerat med avseende på våglängd, och andra minutfunktioner kanske inte kan urskiljas med hjälp av grovare multispektrala avbildningsmetoder.

Ämnen som inte kunde skiljas från de som identifierades med användning av multispektral avbildning (vänster) i figuren ovan kännetecknades genom användning av hyperspektral avbildning (höger). Anledningen till detta är att eftersom hyperspektral har mer spektrala band kan mer komplexa fingeravtrycksfunktioner erhållas exakt med högre spektral upplösning.

Typiska applikationer

Hyperspektrala anordningar kan upptäcka specifika färger eller färgämnen i den infraröda som inte är synliga för det mänskliga ögat. På liknande sätt kan HSI -system i 60 eller 300 -bandet ge rikare spektralinformation om reflektion av ett material än ett multispektralt system, vilket möjliggör mer exakt materialkaraktärisering. Bilden nedan visar bilden och spektralinformationen erhållen från en bit färsk djurvävnad placerad på ett transportband i ett laboratorium med hjälp av en hyperspektral bild:

Spektrogram i olika regioner: (a) märkt regioner av rent fett, marmorering och rena magra delar på vävnadsprover; (b) Spektrogram märkta i olika regioner i (a) diagrammet.

Dessutom kan vi tillhandahålla intuitiva program för avbildningsanalys, klassificering och visualisering av olika ämnen med unika spektrala egenskaper. Oavsett om dessa data erhålls från luften, på marken eller i labbet kan du se detaljer på din datorskärm som kanske inte kan skiljas med ögat.

Föregående

Nästa

Kontakta oss

Author:

Mr. CHNSpec

E-post:

chnspec@colorspec.cn

Phone/WhatsApp:

+86 13758201662