什么是高光譜成像技術(shù)？高光譜成像技術(shù)是一種新興無損檢測技術(shù)，它能夠同步獲取待測樣本在紫外到近紅外光譜覆蓋范圍內(nèi)的空間信息和光譜信息，具有“圖譜合一”的特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于不同行業(yè)樣品的內(nèi)外品質(zhì)檢測。那么，高光譜成像技術(shù)的原理是怎樣的？

什么是高光譜成像技術(shù)？

高光譜成像技術(shù)（Hyperspectral Imaging，HSI）的光譜波段覆蓋了可見光、近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外以及熱紅外等區(qū)域的全部連續(xù)的光譜帶。其中可見近紅外（VNIR）和近紅外波段（NIR）在樣本無損檢測中應(yīng)用較為廣泛。高光譜成像系統(tǒng)主要由光源、攝譜儀、鏡頭、高分辨率相機(jī)和 CCD 探測器等組成，如下圖所示。

高光譜成像技術(shù)數(shù)據(jù)采集方式主要包括點(diǎn)掃描、線掃描、面掃描。點(diǎn)掃描主要捕獲單個(gè)像素點(diǎn)的光譜，常用于微觀對(duì)象的檢測；線掃描又稱為推掃式，主要用于獲取樣品在對(duì)應(yīng)條狀空間中每個(gè)像素在各個(gè)波長下的圖像信息，而且在檢測時(shí)需要光譜檢測器和待測樣品產(chǎn)生位移差，因此該數(shù)據(jù)采集方法能較好的應(yīng)用于傳送帶系統(tǒng)，面掃描主要是獲取樣品在單個(gè)波長下完整的空間圖像。

高光譜成像技術(shù)的基本原理：

如上圖所示，當(dāng)光源照射到待測樣品表面，由于食品中所含化學(xué)成分及物理特性存在差異，在特定波長下有不同的反射比、分散度以及電磁能等。待檢樣品的輻射能通過鏡頭聚集并由狹縫增強(qiáng)準(zhǔn)直照射到分光原件上，最終在垂直方向上按光譜分散并成像于圖像傳感器上，即得到待測樣品的高光譜圖，如下圖所示。

高光譜圖像是由非常窄的多達(dá)數(shù)百個(gè)連續(xù)光譜波段組成，其圖像又稱超立方（Hypercube），可通過反射、透射和漫反射來獲取，該圖像是一個(gè)三維的數(shù)據(jù)矩陣（X，Y，λ），其中（X，Y）代表的是二維的空間維度，（λ）代表的是一維的光譜維度。從一維維度（A）上看，高光譜圖像是一張張二維（X，Y）圖像（圖A），而從二維（X，Y）上看，高光譜圖像是一條條光譜譜線（圖B）。光譜數(shù)據(jù)所攜帶的信息一般可采用三種表示方法，即圖像空間、光譜空間、特征空間。圖像空間根據(jù)RGB色澤的差異能較為直觀的觀測被檢對(duì)象的整體分布信息；光譜空間表示了被檢物質(zhì)在不同波長下的響應(yīng)情況；特征空間為光譜指紋圖譜技術(shù)奠定了理論依據(jù)，且該特征空間能較好的應(yīng)用于模式識(shí)別。