Ποια είναι η διαφορά μεταξύ φασματικών, πολυφασματικών και υπερφασματικών

August 23, 2024

Φασματική, πολυφασματική, υπερφασματική, δεν μπορεί να πει τη διαφορά;

Η φασματική ανάλυση ως σημαντικό μέσο ανάλυσης της φυσικής επιστήμης, η φασματική τεχνολογία χρησιμοποιείται συχνά για την ανίχνευση της φυσικής δομής των αντικειμένων, της χημικής σύνθεσης και άλλων δεικτών. Η φασματομετρία εικόνας, από την άλλη πλευρά, συνδυάζει τη φασματική τεχνολογία και την τεχνολογία απεικόνισης, συνδυάζοντας την ικανότητα φασματικής ανάλυσης και την ικανότητα ανάλυσης γραφικών, με αποτέλεσμα την επιθετική φασματική ανάλυση στη χωρική διάσταση, η οποία είναι πλέον γνωστή ως πολυπδιασταλή απεικόνιση και τεχνολογία υπερφασματικής απεικόνισης.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ φασματικής, πολυπδιαστητικής και υπερφασματικής;

Φάσμα

Το φάσμα είναι το μονοχρωματικό φως που διαχωρίζεται με διασπορά μετά το σύστημα διασποράς (όπως πρίσματα, σχάρες), μέσω του συστήματος απεικόνισης, που προβάλλεται στον ανιχνευτή για να γίνει το μέγεθος του μήκους κύματος (ή της συχνότητας) της διαδοχικής διάταξης του σχεδίου, το οποίο είναι γνωστό ως γνωστό ως το οπτικό φάσμα. Το φασματόμετρο οπτικών Ocean βασίζεται σε αυτήν την αρχή του σχεδιασμού και της κατασκευής.

Τα ελαφρά κύματα σύμφωνα με διαφορετικά μήκη κύματος, υπάρχουν διαφορετικά ονόματα: μήκη κύματος στα 380 και 780nm μεταξύ των φωτεινών κυμάτων που είναι γνωστά ως ορατό φως, μικρότερο από 380nm που ονομάζεται υπεριώδες φως. και περισσότερο από 780nm για το υπέρυθρο φως (το υπέρυθρο φως χωρίζεται επίσης στο εγγύς υπέρυθρο, στα μέσα της υπέρυθρης ακτινοβολίας, σε πολύ υπέρυθρη ακτινοβολία κ.λπ.).

Πολυεσπάσστης

Η πολυφασματική τεχνολογία αναφέρεται στην ταυτόχρονη απόκτηση πολλαπλών οπτικών φασματικών ζωνών (συνήθως μεγαλύτερη ή ίση με 3) και στο ορατό φως με βάση το υπέρυθρο φως και το υπεριώδες φως για να επεκτείνει την κατεύθυνση της τεχνολογίας φασματικής ανίχνευσης. Η κοινή μέθοδος υλοποίησης είναι μέσω μιας ποικιλίας φίλτρων ή διαχωριστών δέσμης και ποικίλων συνδυασμών φωτογραφικής ταινίας, έτσι ώστε ταυτόχρονα, αντίστοιχα, να λαμβάνονται ο ίδιος στόχος σε μια σειρά από διαφορετικές στενές φασματικές ζώνες φωτός που ακτινοβολούνται ή αντανακλώνται , για να πάρει το στόχο σε διάφορες φασματικές ζώνες της φωτογραφίας. Οι πιο συνηθισμένες πολυεστιακές φωτογραφίες γύρω από αυτές που λαμβάνονται από κάμερες έγχρωμης, όπως φαίνεται παρακάτω, οι οποίες περιέχουν πληροφορίες σε τρεις οπτικές φασματικές ζώνες, κόκκινα (1), πράσινα (2) και μπλε (3), από φασματική άποψη. Εάν προστεθούν περισσότερες ζώνες στην κάμερα ή τον ανιχνευτή, όπως οι ζώνες (4) και (5), μπορούν να ληφθούν μια πολυφασματική φωτογραφία με πολλαπλές ζώνες. πολυφασματικό.png

Η τεχνολογία πολλαπλών φασματικών σε συνδυασμό με το υλικό απεικόνισης επιτρέπει την παρουσίαση πολλαπλών φασματικών πληροφοριών σε μορφή εικόνας.

Φυσικά, είναι επίσης δυνατό να χρησιμοποιηθεί μόνο ο ανιχνευτής για να ληφθεί η φασματική πληροφορία ενός μόνο χωρικού σημείου. Η Pixelteq, μια μάρκα Ocean Optics, με τη μοναδική τεχνολογία φιλτραρίσματος τσιπ, μπορεί να πραγματοποιήσει την απόκτηση 8 καναλιών φασματικών πληροφοριών σε τσιπ 9*9cm, το οποίο είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις χώρου και κόστους.

Μικρός

Το HypeSpectral είναι μια λεπτή τεχνολογία που μπορεί να συλλάβει και να αναλύσει το σημείο φάσματος ανά σημείο σε μια χωρική περιοχή, λόγω των μοναδικών φασματικών "χαρακτηριστικών" που μπορούν να ανιχνευθούν σε διαφορετικές χωρικές θέσεις ενός μόνο αντικειμένου και επομένως μπορούν να ανιχνεύσουν ουσίες που δεν μπορούν να διακριθούν οπτικά.

Υπερφυσικό παράδειγμα: Οι εικόνες αποτελούνται από στενότερες ζώνες (10-20 nm). Οι υπερφασματικές εικόνες μπορεί να έχουν εκατοντάδες ή χιλιάδες συγκροτήματα. Αφού ένα αντικείμενο αλληλεπιδρά με το φως από μια πηγή φωτός και λαμβάνεται από μια συσκευή φασματικής ανάλυσης μη απεικόνισης (π.χ. ένα φασματόμετρο), η συσκευή μπορεί να αντιδράσει με ακρίβεια στις διαφορές έντασης στην κατανομή του ληφθέντος φωτός πάνω από τις φασματικές ζώνες επίσης γνωστές ως φασματικές πληροφορίες. Όταν χρησιμοποιείτε υπερφασματικό εξοπλισμό, από την άποψη των χαρακτηριστικών απεικόνισης, μπορείτε να κατανοήσετε τις φασματικές πληροφορίες κάθε θέσης του δείγματος, από την άποψη των φασματικών χαρακτηριστικών, μπορείτε να κατανοήσετε τη διανομή της θέσης του σήματος σε μια συγκεκριμένη φασματική ζώνη, δηλαδή, Ο υπερφασματικός εξοπλισμός μπορεί να λάβει πλουσιότερες πληροφορίες λεπτομέρειας. Για παράδειγμα: Το ανθρώπινο μάτι μπορεί να λάβει μόνο τρεις φασματικές ζώνες στο ελαφρύ ενεργειακό σήμα του αντικειμένου: κόκκινο, πράσινο και μπλε. Δηλαδή, συχνά αναφέρεται ως τα τρία βασικά χρώματα, αλλά στην πραγματικότητα μπορούμε να δούμε τον συνδυασμό αυτών των τριών χρωμάτων που παράγονται από το πορτοκαλί, μοβ, πράσινο ασβέστη και ούτω καθεξής στα πιο λεπτές χρώματα. Ωστόσο, δεν είμαστε σε θέση να διακρίνουμε τη διαφορά μεταξύ καθαρού κίτρινου και μίγματος κόκκινου και πράσινου, το οποίο είναι επίσης γνωστό ως "ισοχρωματικό". Αλλά η υπερφασματική απεικόνιση μπορεί εύκολα να διακρίνει τη διαφορά.

Πάνω, οι δύο κίτρινες, το ένα "συμπαγές χρώμα" και το άλλο ένα μείγμα κόκκινου και πράσινου, μπορεί να είναι οπτικά αδιάκριτο, αλλά λόγω των φασματικών διαφορών τους, μπορούν να διακριθούν χρησιμοποιώντας φασματοσκοπικό εξοπλισμό. Στα πειράματά μας, τα δεδομένα που ελήφθησαν με ένα φασματόμετρο αντιπροσωπεύουν το μέσο όρο του φωτός που εκπέμπεται από όλα τα μόρια που αλληλεπιδρούν με την προσπίπτουσα πηγή φωτός σε ολόκληρο το ανιχνευμένο εύρος, ενώ με μια πολυφασματική συσκευή είναι δυνατή η λήψη πληροφοριών για τα δείγματα σε μερικά συγκεκριμένες ζώνες σε διάφορα σημεία εντός του ανιχνευόμενου εύρους. Ως αποτέλεσμα, καμία από αυτές τις συσκευές δεν μπορεί να παρέχει πολύ λεπτές πληροφορίες δείγματος σε μια ενιαία περιοχή.

φασματικό.png

Ένας υπερφασματικός απεικόνιση (HSI) μπορεί να αναλογιστεί με εκατοντάδες ή χιλιάδες φασματόμετρα ενός σημείου που παρατάσσονται στενά και εστιάζοντας ταυτόχρονα σε μια περιοχή, με κάθε φασματόμετρο να λειτουργεί ανεξάρτητα και να αποκτήσει φασματικές πληροφορίες σχετικά με τη δική του θέση. Η έξοδος δεδομένων από το HSI είναι μια εικόνα ή μια ροή βίντεο, στην οποία κάθε εικονοστοιχείο έχει το δικό του φάσμα και κάθε φάσμα περιέχει εκατοντάδες φασματικές ζώνες. Αυτή η ικανότητα "πλήρους φάσματος" της υπερφασματικής απεικόνισης επιτρέπει σε κάποιον να βλέπει τα φασματικά σήματα σε κάθε διακριτή χωρική θέση σε μια σκηνή, δηλαδή λαμβάνονται πιο διαστάσεις. Ως εκ τούτου, η υπερφασματική απεικόνιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ποικίλες εφαρμογές, όπως η ταυτοποίηση έργων τέχνης, η υγεία των καλλιεργειών, η χαρτογράφηση των ακτών, η δασοκομία, η εξερεύνηση των ορυκτών, οι αστικές και βιομηχανικές υποδομές, η ποιότητα των προϊόντων στις γραμμές παραγωγής, η περιβαλλοντική παρακολούθηση και πολλά άλλα.

Μεθόδους υπερφασματικής σάρωσης και αποτελέσματα απεικόνισης

Η διαφορά μεταξύ υπερφασματικής και πολυφασματικής

Πολύ συχνά το χαρακτηριστικό φάσμα ανάκλασης ενός υλικού μπορεί να είναι πολύ περίπλοκο σε σχέση με το μήκος κύματος και άλλα λεπτά χαρακτηριστικά μπορεί να μην διακρίνονται με τη χρήση μεθόδων πολυπαραγοντικής απεικόνισης.

φασματικό.png

Οι ουσίες που δεν διακρίθηκαν από εκείνες που προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας πολυφασματική απεικόνιση (αριστερά) στο παραπάνω σχήμα διακρίνονταν με τη χρήση υπερφασματικής απεικόνισης (δεξιά). Ο λόγος για αυτό είναι ότι επειδή η υπερφασματική έχει περισσότερες φασματικές ζώνες, πιο σύνθετα χαρακτηριστικά δακτυλικών αποτυπωμάτων μπορούν να ληφθούν με ακρίβεια με υψηλότερη φασματική ανάλυση.

Τυπικές εφαρμογές

Οι υπερφασματικές συσκευές μπορούν να ανιχνεύσουν συγκεκριμένα χρώματα ή βαφές στο υπέρυθρο που δεν είναι ορατές στο ανθρώπινο μάτι. Παρομοίως, τα συστήματα HSI στη ζώνη 60 ή 300 μπορούν να παρέχουν πλουσιότερες φασματικές πληροφορίες σχετικά με την ανάκλαση ενός υλικού από ένα πολυφασματικό σύστημα, επιτρέποντας τον ακριβέστερο χαρακτηρισμό του υλικού. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τις εικόνες και τις φασματικές πληροφορίες που λαμβάνονται από ένα κομμάτι φρέσκου ζωικού ιστού που τοποθετείται σε έναν μεταφορικό ιμάντα σε εργαστήριο χρησιμοποιώντας υπερφασματική απεικόνιση:

Φασματογραφήματα διαφορετικών περιοχών: (α) επισημασμένες περιοχές καθαρού λίπους, μαρκαδόρου και καθαρού άπαχου τμήματος σε δείγματα ιστών, (β) φασματογραφήματα που επισημαίνονται σε διάφορες περιοχές του (α) διαγράμματος.

Επιπλέον, μπορούμε να παρέχουμε διαισθητικά προγράμματα λογισμικού για ανάλυση απεικόνισης, ταξινόμηση και απεικόνιση διαφορετικών ουσιών με μοναδικά φασματικά χαρακτηριστικά. Είτε αυτά τα δεδομένα λαμβάνονται από τον αέρα, στο έδαφος ή στο εργαστήριο, μπορείτε να δείτε λεπτομέρειες στην οθόνη του υπολογιστή σας που μπορεί να μην διακρίνονται από το μάτι.

Προηγούμενος

Επόμενος

Επικοινωνήστε μαζί μας

Author:

Mr. CHNSpec

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ:

chnspec@colorspec.cn

Phone/WhatsApp:

+86 13758201662