光學檢測技術有哪些類型?高光譜成像技術有什么特點?
發布時間:2023-05-05
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?光學檢測技術有哪些類型?目前,光學檢測技術有很多的類型,其中常見的就有近紅外光譜檢測技術、高光譜檢測技術、反射光檢測技術等。那么,高光譜成像技術有什么特點?本文對光學檢測技術的類型及高光譜成像技術的特點做了介紹。
光學檢測技術有哪些類型?目前,光學檢測技術有很多的類型,其中常見的就有近紅外光譜檢測技術、高光譜檢測技術、反射光檢測技術等。那么,高光譜成像技術有什么特點?本文對光學檢測技術的類型及高光譜成像技術的特點做了介紹。
光學檢測技術有哪些類型?
1.近紅外檢測技術
近紅外是指波長介于可見區與中紅外區之間的電磁波,其波長為800-2500nm,對物質穿透能力較強且近紅外光子的能量比可見光還低,不會對人體造成傷害。由于農產品具有對光的吸收、散射、反射和透射等光學特性。因此利用近紅外光譜技術可對農產品的密度、內部病變、新鮮度、成熟度、營養成分等基本物理性質和內部品質進行無損檢測。近紅外光譜常用的測技術有透射法、漫反射法和反射透射法。
2.高光譜圖像檢測技術
一般認為,光譜分辨率在10-1λ數量級范圍內稱為多光譜(Multi-spectral),光譜分辨率在10-2λ數量級范圍內稱為高光譜,光譜分辨率在10-3λ數量級范圍內稱為超光譜。高光譜圖像是一系列光波波長處的光學圖像(光源有特定的波長),光譜范圍可以在紫外(200~400mm)、可見光(400~760mm)、近紅外(760~2560mm)以及波長大于2560mm的區域。
高光譜圖像技術檢測實質是光譜檢測到的產品品質信息中包含有光譜和圖像兩種信息。由于光譜技術能檢測水果的物理結構、化學成分等,圖像技術又能全面反映水果的外在特征及表面的缺陷及污染情況,所以,通過提取產品高光譜圖像中各檢測項目所對應的特征波長(通常是2到3個),就能夠對農產品的綜合品質進行全面、快速的檢測。
3.反射光檢測技術
光學檢測技術是利用水果的內部成分及外部特性不同,在不同的波長射線照射下,會有不同的吸收或反射,且吸收量與水果的組成成分、波長及照射路徑有關的特性,利用光學裝置對農產品尤其是水果的品質進行檢測的技術。這種檢測方法具有適應性強、檢測靈敏度高、使用靈活、設備輕巧、成本低和易實現自動化等優點,是果品檢測與分揀技術中最實用的和最成功的技術之一。
高光譜成像技術的特點:
①波段多,波段寬度窄。成像光譜儀在可見光和近紅外光譜區內有數十甚至數百個波段。與傳統的遙感相比,高光譜分辨率的成像光譜儀為每一個成像象元提供很窄的(一般<10nm)成像波段,波段數與多光譜遙感相比大大增多,在可見光和近紅外波段可達幾十到幾百個,且在某個光譜區間是連續分布的,這不只是簡單的數量增加,而是有關地物光譜空間信息量的增加。
②光譜響應范圍廣,光譜分辨率高。成像光譜儀響應的電磁波長從可見光延伸到近紅外,甚至到中紅外。成像光譜儀采樣的間隔小,光譜分辨率達到納米級,一般為10nm左右。精細的光譜分辨率反映了地物光譜的細微特征。
③可提供空間域信息和光譜域信息,即“譜像合一”,并且由成像光譜儀得到的光譜曲線可以與地面實測的同類地物光譜曲線相類比。在成像高光譜遙感中,以波長為橫軸,反射值為縱軸建立坐標系,可以使高光譜圖像中的每一個像元在各通道的反射值都能產生1條完整、連續的光譜曲線,即所謂的“譜像合一”。
④數據量大,信息冗余多。高光譜數據的波段眾多,其數據量巨大,而且由于相鄰波段的相關性高,信息冗余度增加。
⑤數據描述模型多,分析更加靈活。高光譜影像通常有三種描述模型:圖像模型、光譜模型與特征模型。
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