成像光谱技术汇总
光谱成像技术在医学中的应用
光谱成像技术在医学中的应用引言：随着科学技术的不断进步，光谱成像技术作为一种新型的无创检测手段被广泛应用于医学领域。
它通过对物质吸收、散射和发射特性的研究，能够提供大量有关生物组织结构和功能信息的非侵入性数据。
本文将探讨光谱成像技术在医学中的应用，包括生物组织表面成像、肿瘤诊断以及药物传递监测等方面。
一、生物组织表面成像光谱成像技术可以通过采集光谱数据对生物组织进行表面成像。
这项技术利用了不同频率和波长的光对生物组织进行照射，并测量其反射和散射特性。
通过这种方式，医生可以获得有关皮肤、黏膜等表面结构的详细信息。
在皮肤科领域，光谱成像技术可以帮助医生准确定位皮肤病变。
通过照射不同波长的光线，并检测其反射特性，医生可以获得有关皮肤病变的光谱信息。
根据这些信息，他们可以判断出病变的类型和程度，从而选择合适的治疗方案。
此外，在牙科领域，光谱成像技术也被应用于检测牙齿表面病变。
通过对牙齿进行光谱成像，医生可以获得有关牙齿表面组织结构和化学成分的信息。
这有助于早期诊断龋齿，并指导口腔保健。
二、肿瘤诊断光谱成像技术在肿瘤诊断中发挥了重要作用。
通过对肿瘤组织特性的研究，医生可以使用不同波长的光线来检测和定位肿瘤。
一种常见的应用是利用荧光探针进行肿瘤显像。
荧光探针能够靶向到特定的癌细胞，并在受激后发出特定波长的荧光信号。
通过对这些信号进行捕捉和分析，医生可以确定肿瘤部位、尺寸以及边缘范围，为手术提供精确指导。
另一种应用是通过光散射和吸收特性来诊断肿瘤。
肿瘤组织与正常组织在光学特性上存在差异，因此可以利用这些特性进行鉴别。
光谱成像技术可以测量组织中的散射系数、吸收系数等参数，并通过对比分析来判断组织是否为肿瘤。
三、药物传递监测在医学中，药物传递监测是至关重要的。
通过光谱成像技术，我们能够实时监测药物在人体内的分布和代谢情况，从而改善治疗效果。
一种常见的应用是基于近红外光谱成像的脑部药物监测。
近红外光能够穿透人体组织，在不损伤健康组织的前提下进行检测。
光学成像与光谱分析技术：透镜成像原理与光的折射与吸收
光谱分析技术的发展趋势：更高灵敏度、 更宽光谱范围、更小型化
光学成像与光谱分析技术的融合：实现多 维度、多尺度、多功能的成像与分析
展望未来：光学成像与光谱分析技术将 在生物医学、环境监测、航空航天等领 域发挥重要作用，为人类带来更多便利 和福祉。
THANKS
汇报人：XX
谱分析。
成像：透镜可以将光源发 出的光线在光谱仪的检测 器上形成清晰的像，便于
光谱仪进行光谱分析。
滤光：透镜可以将光源发 出的光线中的特定波长滤 出，便于光谱仪进行特定
波长的光谱分析。
透镜的光学设计与优化
透镜的材料选择：根据光谱 范围和成像质量要求选择合 适的材料
透镜的设计原则：满足成像 质量和光谱分析需求
1913年，玻尔提出原子模 型，解释了光谱的形成
1960年，激光的发明，为 光谱分析技术带来了革命性
的变革
4
透镜在光谱分析中 的应用
透镜在光谱仪中的作用
聚焦光线：透镜可以将光 源发出的光线聚焦到光谱 仪的检测器上，提高检测
效率。
分光：透镜可以将光源发 出的光线分解为不同波长 的光，便于光谱仪进行光
数据分析：利用光谱分析技 术对环境监测数据进行分析， 为环境治理提供依据
光学成像与光谱分析技术在其他领域的应用
医疗领域：用于诊断和治疗疾病，如 内窥镜、X射线、CT等
环境监测：用于监测空气质量、水质、 土壤污染等
农业领域：用于植物生长监测、病虫 害防治等
食品检测：用于食品质量检测、食品 安全监测等
2
光的折射与吸收
光的折射原理
光的折射：光从一种介质 进入另一种介质时，传播
方向发生改变的现象
折射率：表示介质对光的 折射能力的物理量，与介
光谱成像的原理及应用
光谱成像的原理及应用1. 光谱成像的基本原理光谱成像是一种对物体进行非接触式检测和分析的技术，通过光学系统和光谱仪器的组合，能够同时获得物体的空间信息和光谱信息。
光谱成像技术是将传统光学显微技术与光谱学相结合，通过记录不同波长下物体反射或发射的光谱信息，进一步获取物体的成像信息。
在光谱成像中，主要的光学系统包括光源、目标物体、物镜和分光仪。
光源发出的光经过物镜聚焦到目标物体上，并与物体相互作用，发生反射、散射或透射等过程。
反射、散射或透射后的光再次经过物镜收集，由分光仪进行分光和成像。
光谱成像技术可以基于不同的原理和波段进行划分。
常见的光谱成像方法有可见光成像、近红外光成像、红外光成像等。
不同波段的选择取决于目标物体的特性以及需要研究的参数。
其中，可见光成像是最常用的光谱成像方法之一，其波长范围通常为400~700nm，适用于对生物组织、材料表面等样品的成像研究。
2. 光谱成像的应用领域2.1 医学领域光谱成像技术在医学领域有广泛的应用。
例如，在皮肤科领域，光谱成像可以用于皮肤病的诊断和治疗监测。
通过测量不同波段下皮肤的光反射光谱，可以获取皮肤组织的光学性质信息，如血红素和色素含量，从而判断皮肤病变的类型和程度。
光谱成像技术还可以应用于肿瘤早期诊断，通过观察肿瘤组织的光谱特征，可以提供肿瘤细胞的代谢信息，以及肿瘤血供的情况。
2.2 农业领域光谱成像技术在农业领域被广泛用于农作物的病虫害检测和生长监测。
通过获取植物叶片或果实的光谱图像，可以分析得到植物的光合效率、叶绿素含量、水分含量等信息，以及病虫害引起的植物生理变化。
这些信息对于农业生产的管理和优化具有重要意义，可以帮助农民减少病虫害损失，提高农作物产量和质量。
2.3 环境监测领域光谱成像技术在环境监测领域也有较多的应用。
通过监测大气污染物的光谱特征，可以分析空气中各种污染物的浓度和来源。
此外，利用光谱成像技术还可以对地表水质进行检测和监测，通过测量水中的各种溶解物和悬浮物的光谱特征，可以评估水体的污染程度和水生态系统的健康状况。
多光谱成像技术路线
多光谱成像技术路线一、光谱波段选择多光谱成像技术是通过在不同波段上获取图像来获取目标的多光谱信息。
因此，光谱波段的选择是该技术的重要环节。
通常，根据目标特性和应用场景，选择合适的光谱波段可以更好地突出目标的特征，提高识别精度。
二、成像方式多光谱成像可以采用多种成像方式，如推扫式、摆扫式、扫掠式等。
推扫式成像方式通过沿着一条轨道移动焦平面阵列或多光谱镜头来实现大面积的成像；摆扫式和扫掠式则通过快速旋转或滑动焦平面阵列或多光谱镜头来实现。
不同成像方式适用于不同的应用场景，需要根据具体需求进行选择。
三、图像采集多光谱图像采集需要使用多光谱相机或多光谱成像系统。
这些设备通常由多个不同波段的滤光片和图像传感器组成，可以同时获取多个光谱波段的图像。
在采集多光谱图像时，需要确保采集设备与目标之间的距离、角度等参数设置正确，以保证图像质量。
四、图像处理多光谱图像处理是通过对不同波段上的图像进行融合、校正、增强等操作，以提高图像质量和特征提取的准确性。
常用的图像处理方法包括波段组合、对比度拉伸、直方图均衡化等。
这些方法可以根据具体需求进行选择和组合，以实现最佳的图像处理效果。
五、特征提取多光谱图像的特征提取是通过对图像中的目标进行特征提取和分类的过程。
常用的特征提取方法包括基于像素的特征提取、基于区域的特征提取和基于边缘的特征提取等。
这些方法可以根据目标特性和应用场景进行选择，以实现最佳的特征提取效果。
六、目标识别多光谱图像的目标识别是通过对提取的特征进行分类和识别，以确定目标的具体类型和位置。
常用的目标识别方法包括基于分类器的方法、基于机器学习的方法和基于深度学习的方法等。
这些方法可以根据目标特性和应用场景进行选择，以实现最佳的目标识别效果。
七、场景理解多光谱图像的场景理解是通过对图像中的场景进行语义理解和解释的过程。
常用的场景理解方法包括基于规则的方法、基于模型的方法和基于深度学习的方法等。
这些方法可以根据场景特性和应用需求进行选择，以实现最佳的场景理解效果。
(完整word版)光谱成像技术的分类
光谱成像技术的分类光谱成像技术，有时又称成像光谱技术，融合了光谱技术和成像技术，交叉涵盖了光谱学、光学、计算机技术、电子技术和精密机械等多种学科，能够同时获得目标的两维空间信息和一维光谱信息。
光谱成像技术发展到今天，出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规模，因而可以从光谱分辨率、信息获取方式（扫描方式）、分光原理和重构理论等不同的视角对光谱成像技术进行分类。
1基于光谱分辨率分类光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同，可分为多光谱(Multi-spectral)，高光谱(Hyper- spectral)以及超光谱(Ultra-spectral)。
多光谱的谱段数一般只有几十个，高光谱的谱段数可达到几百个，而超光谱一般指谱段数上千个。
它们的区别如表1所示。
表1多、高、超光谱的比较2 基于信息获取方式分类光谱成像仪需要对三维“数据立方”进行探测，而现今的探测器最多能进行二维探测。
要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱扫描。
光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有：挥扫式(Whiskbroom )、推扫式(Pushbroom)、凝视式(Staring)以及快照式(Snapshot)。
挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测，通过沿轨和穿轨两个方向扫描获取完整的二维空间信息，其信息获取方式如图1a所示。
A VIRIS就是通过挥扫成像[1]。
推扫式光谱成像系统探测空间中一维线视场(图1b中的X方向)的光谱，通过沿轨方向(Y方向)扫描实现二维空间信息的获取，芬兰国立技术研究中心实验室研制的AISA就是典型的推扫式成像光谱仪[2]。
凝视式光谱成像系统可对固定窗口目标成像，采用滤光的方式分离并获取不同波段的图像信息，再将不同波段的图像堆叠成“数据立方”。
如图1c中所示，该类成像光谱仪实际上是采用光谱维扫描的方式实现图谱“数据立方”的获取。
图1 典型的光谱成像过程：a挥扫式；b推扫式；c凝视式；d快照式快照式是一种新兴的图谱信息获取方式，它不需扫描便可获取三维图谱信息。
光谱成像的原理图解和应用
光谱成像的原理图解和应用1. 光谱成像的原理光谱成像是一种利用电磁辐射光谱信息进行成像的技术。
其原理基于物体对不同波长光的吸收、反射或发射的特性，通过采集不同波长的光信号，并将其转化为图像形式。
光谱成像的原理可以概括为以下几个步骤：1.光源和物体交互：首先，光源发射出具有不同波长的光，这些光线会与待测物体交互。
2.光的分离：交互后的光线会经过一个光谱仪或光栅，将光线分离成不同波长的组成部分。
3.光信号的捕捉：分离后的光线会被光学探测器接收和捕捉，例如像素阵列或光电二极管。
4.光信号的处理：捕捉到的光信号会通过数码转换器进行模数转换，并通过算法进行数字信号处理。
5.图像生成：处理后的信号根据像素位置和光谱信息生成一幅图像。
通过光谱成像，我们可以获取物体在不同波长下的光谱特征，进而获得更全面、详细的物体信息。
2. 光谱成像的应用光谱成像技术在许多领域中得到广泛应用，以下列举了几个主要的应用领域：2.1 医学领域光谱成像技术在医学领域中有多种应用，其中包括：•疾病诊断：光谱成像有助于检测和诊断多种疾病，如癌症、皮肤病等。
通过分析组织或细胞对不同波长光的光谱响应，可以确定异常信号以进行早期预警和诊断。
•手术导航：利用光谱成像技术，医生可以实时观察病变组织在不同波长下的特征，从而引导手术操作，提高手术精确度和安全性。
•药物研发：光谱成像可用于药物分析和药物相互作用的研究，有助于加速新药的研发过程。
2.2 农业领域在农业领域，光谱成像技术也具有重要的应用价值，主要包括：•作物监测：通过光谱成像技术，可以实时监测作物的生长状况和养分吸收情况，帮助农民制定科学的施肥和灌溉方案。
•病虫害检测：不同的病虫害在光谱上有独特的特征，利用光谱成像可以快速检测作物受到病虫害的程度和类型，为精确治理提供参考。
2.3 环境监测光谱成像技术在环境监测中起到了重要作用，主要体现在以下方面：•气象观测：利用光谱成像获取大气中的气体浓度信息，有助于预测和研究气象变化，如酸雨、臭氧层破坏等。
光谱成像技术的分类
光谱成像技术的分类-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN光谱成像技术的分类光谱成像技术，有时又称成像光谱技术，融合了光谱技术和成像技术，交叉涵盖了光谱学、光学、计算机技术、电子技术和精密机械等多种学科，能够同时获得目标的两维空间信息和一维光谱信息。
光谱成像技术发展到今天，出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规模，因而可以从光谱分辨率、信息获取方式（扫描方式）、分光原理和重构理论等不同的视角对光谱成像技术进行分类。
1基于光谱分辨率分类光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同，可分为多光谱(Multi-spectral)，高光谱(Hyper- spectral)以及超光谱(Ultra-spectral)。
多光谱的谱段数一般只有几十个，高光谱的谱段数可达到几百个，而超光谱一般指谱段数上千个。
它们的区别如表1所示。
表1多、高、超光谱的比较光谱2 基于信息获取方式分类光谱成像仪需要对三维“数据立方”进行探测，而现今的探测器最多能进行二维探测。
要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱扫描。
光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有：挥扫式(Whiskbroom )、推扫式(Pushbroom)、凝视式(Staring)以及快照式(Snapshot)。
挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测，通过沿轨和穿轨两个方向扫描获取完整的二维空间信息，其信息获取方式如图1a所示。
AVIRIS就是通过挥扫成像[1]。
推扫式光谱成像系统探测空间中一维线视场(图1b中的X方向)的光谱，通过沿轨方向(Y方向)扫描实现二维空间信息的获取，芬兰国立技术研究中心实验室研制的AISA就是典型的推扫式成像光谱仪[2]。
凝视式光谱成像系统可对固定窗口目标成像，采用滤光的方式分离并获取不同波段的图像信息，再将不同波段的图像堆叠成“数据立方”。
如图1c中所示，该类成像光谱仪实际上是采用光谱维扫描的方式实现图谱“数据立方”的获取。
光谱成像技术的原理
光谱成像技术原理
光谱成像技术是一种结合了光学成像和光谱分析的技术，它能够获取目标物的光谱吸收和反射特性，从而提供比传统成像技术更多的信息。
以下是光谱成像技术的主要原理：
1.光谱吸收和反射特性
光谱成像技术利用了不同物质对不同波长光的吸收和反射特性不同的原理。
在光谱成像中，通过将目标物发出的或反射的光线通过光谱仪，将光线分成不同波长的光谱，并测量每种波长下的吸收或反射强度，从而得到目标物的光谱吸收和反射特性。
这些特性可以提供关于目标物的物质组成、表面结构等信息。
2.连续测量
光谱成像技术需要进行连续测量，即对不同波长的光线进行测量并记录下来。
在测量过程中，光谱仪会扫描一定波长范围内的光线，并记录每种波长下的反射或吸收强度。
这些强度数据可以组成一张光谱图像，展示目标物在不同波长下的反射或吸收特性。
通过对连续测量的数据进行分析，可以获得目标物的详细信息。
3.光栅色分光原理
光谱成像技术中的光栅色分光原理是一种将混合光分成不同波长单色光的方法。
光栅是由许多平行条纹构成的透明或反射片，可以将入射光分成不同波长的单色光。
当光线经过光栅时，不同波长的光将以不同的角度散射，通过特定角度的透镜聚焦后可得到该波长的单色光。
通过对不同波长的光进行聚焦和测量，可以获取目标物的光谱吸收和反射特性。
总之，光谱成像技术通过利用物质对不同波长光的吸收和反射特性的差异，进行连续测量并分析数据，利用光栅色分光原理得到目标物的光谱图像。
这些图像可以提供关于目标物的物质组成、表面结构等详细信息，在医疗、环保、安全等领域具有广泛的应用价值。
(5.3.3)--5.3.3成像光谱系统
5.3 典型成像系统及应用
5.3.3 成像光谱系统
成像光谱系统
成像光谱技术是光谱分析技术和图像分析技术的结合，同时具备光谱分辨能力和图像分辨能力，可以对被测物体进行定性、定量、定位分析，利用物体表面成分的光谱差异，可以实现对目标的精确识别和定
位，在物质识别、遥感探测、分析诊断等方向具有广泛的应用。
1983美国研制出世界上第一台光谱成像仪AIS-1
高光谱探测器人眼波段
16km 宽反
射率波长/nm
产生
光谱
曲线
光谱信息
每个像元包括数十至数百个窄波段光谱信息高光谱成像
多光谱成像（Multispectral imaging ）高光谱成像（Hyperspectral Imaging ）超光谱成像（Ultraspectral Imaging ）几个波段
数十到数百个波段，光谱分辨率一般为1-l0nm 数千个波段，分辨率高达1nm
全球第一个星载高光谱成像器于1997年在NASA 随着Lewis 卫星发射升
空，它包含了384个波段（400-2500nm ）
成像光谱技术的分类
色散型干涉型
分光元件:棱镜、光栅干涉图进行傅里叶变换狭缝，光通量低，信噪比低能量利用率高，多通道，高光谱分辨率
成像光谱系统的扫描方式
摆扫Whisk broom 推扫Push broom 窗扫Window broom
没有内在的运动部件和前置狭缝。
成像光谱仪分光技术概览_郑玉权
文章编号:1007-4619(2002)01-0075-06成像光谱仪分光技术概览郑玉权,禹秉熙(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130022)摘 要: 论文介绍了多种成像光谱仪的分光技术。
棱镜或光栅色散型成像光谱仪技术成熟,应用广泛;在发散光束中使用光栅的方法,克服了准直光束用法中的一些缺陷;傅里叶变换光谱仪是遥感探测可见和红外弱辐射的有力工具;光楔成像光谱仪结构简单,随着渐变滤光片工艺技术的成熟,已走向实用化;采用可调谐滤光片的成像光谱仪由于滤光片水平的限制,投入应用还有待时日;采用二元光学元件的成像光谱仪结构紧凑,体积小,扫描速度快,已研制出地面实用型产品;层析成像光谱仪原理新,目前还处在实验阶段;三维成像光谱仪可以同时获取二维影像和一维光谱信息,可实现对迅变目标的观测。
关键词: 成像光谱仪;分光技术;傅里叶变换光谱仪;可调谐滤光片;二元光学元件;层析;三维成像光谱仪中图分类号: TP702 文献标识码: A1 引 言成像光谱仪(即超光谱成像仪)是20世纪80年代开始在多光谱遥感成像技术的基础上发展起来的新一代光学遥感器,它能够以高光谱分辨率获取景物和目标的超多谱段图像,在大气、海洋和陆地观测中正在得到广泛的应用。
成像光谱仪是成像技术和光谱技术的有机结合,它的光学系统一般由望远系统和光谱仪系统组成,光谱仪系统采用的分光技术直接影响着整个成像光谱仪的性能、结构的复杂程度、重量和体积等。
本文在介绍传统的棱镜、光栅色散型成像光谱仪的基础上,概括了新发展起来的成像光谱仪分光技术,主要包括傅里叶变换光谱仪、采用可调谐滤光片的凝视型成像光谱仪、渐变滤光片(光楔)成像光谱仪、采用二元光学元件的成像光谱仪、层析成像光谱仪和完全无动件的三维成像光谱仪。
2 棱镜、光栅色散型成像光谱仪2.1 在准直光束中使用棱镜或光栅的分光技术 棱镜和光栅色散型成像光谱仪出现较早、技术比较成熟,绝大多数航空和航天成像光谱仪均采用了此类分光技术,棱镜和光栅的典型应用方式如图1所示。
成像光谱技术简介
成像光谱技术1.成像光谱技术发展简述光谱技术是指利用光与物质的相互作用研究分子结构及动态特性的学科，即通过获取光的发射、吸收与散射信息可获得与样品相关的化学信息，成像技术则是获取目标的影像信息，研究目标的空间特性信息。
这两个独立的学科在各自的领域里已有数百年的发展历史，但是知道上个世纪六十年代，遥感技术兴起，空间探测和地表探测一时成为科学界研究的热点，人们希望得到的不单纯是目标的影响信息或者目标的光谱信息，而是同时得到影像信息和光谱信息，这一需求极大的导致了成像技术和光谱技术的结合，催生出了成像光谱技术。
所谓光谱成像技术，其本质是充分利用了物质对不同电磁波谱的吸收或辐射特性，在普通的二维空间成像的基础上，增加了一维的光谱信息。
由于地物物质组成的不同，其对应的光谱之间存在差异（即指纹效应），从而可以利用地物目标的光谱进行识别和分类。
光谱成像技术可以在电磁波段的紫外、可见光、近红外和中红外区域，获取许多窄并且光谱连续的图像数据，为每个像元提供一条完整并且连续的光谱曲线。
图1 成像光谱技术示意图图1.1就是成像光谱技术的示意图，成像光谱仪得到一个三维的数据立方体，从每个空间象元都可以提取一条连续的光谱曲线，通过谱线的特征分析，继而用于后续的测探等目的。
2.成像光谱仪的分类成像光谱仪是成像光谱技术发展的必然产物，是可以同时获取影像信息与像元的光谱信息的光学传感器，是成像光谱技术得以实现的实物载体，根据不同的分类标准可以进行多种分类，主要有以下几种：(1)根据成像光谱仪的光谱分辨率不同，可以分为多光谱成像仪(MultispectralImager, MSI)，高光谱成像仪(Hyperspectral Imager, HSI)，超光谱成像仪(Hyperspectral Imager, USI)。
多光谱成像仪：获得的目标物的波段在3~12之间，光谱分辨率一般在100nm 左右，主要用于地带分类等方面。
高光谱成像仪：获得的目标物的波段在100~200之间，光谱分辨率在10nm 左右，被广泛用于遥感中。
各种光谱成像技术应用在侦破办案中实际应用和深入研讨原始
结论与思考
新应用的发现--血液年龄的鉴定 目前的多光谱成像设备，主要在实验室内应
用，多光谱成像设备现场应用价值的开发。 便携式的光谱成像仪，应用于现场生物物证
的发现 光谱分析算法的完善与发展
光谱成像技术发展的思考
血液年龄的鉴别 血红蛋白是血液中运输氧气的蛋白质，占到血液干物质成分的97%. 与体外 氧气接触后，血红蛋白将随时间逐步转化成三联体衍生物，同时伴随着颜 色从深红色到暗褐色的转变。使用多光谱成像仪记录每个血迹的光谱，血 迹年龄即可得知。
实验室用高光谱成像仪
机载高光谱成像光谱仪UAV
光栅分光光路及光谱成像方式：
高光谱影像立方体：
白纸上草汁指纹：
RGB影像
自动目标识别算法
分析结果
机载高光谱成像仪
光谱分类处理结果
机载高光谱成像仪
MISystem物证鉴定成像光谱影像分析软件
公安部物证鉴定中心等相关单位已购置了Nuance成像光谱仪，能够获 取大量的典型物证的成像光谱数据，为精确提取典型物证提供了数据 基础。
各种光谱成像技术应用在侦 破办案中实际应用和深入研
讨原始
主要内容
颜色与光谱 各种成像光谱技术简介 MISystem物证鉴定成像光谱影像分析软件 光谱成像技术在侦破办案中的实际应用 结论和思考
色彩的构成：
RGB 真彩色
B 蓝色通道
G 绿色通道
R红色通道
光谱及光谱曲线
强度
400
500
600
国家科技部立项“十一五”国家科技支撑计划课题“光谱 成像关键技术研究”
转化成果为物证鉴定成像光谱影像分析软件系统，下图 为本软件物证鉴定的结果
MISystem物证鉴定成像光谱影像分析软件
光谱成像专业技术的分类
１基于光谱分辨率分类
光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同,可分为多光谱(Ｍultｉ-ｓpectrａｌ）,高光谱(Ｈyｐer- spectral)以及超光谱（Ultra-sｐecｔral)。多光谱的谱段数一般只有几十个，高光谱的谱段数可达到几百个,而超光谱一般指谱段数上千个。它们的区别如表１所示。
光谱成像仪需要对三维“数据立方”进行探测,而现今的探测器最多能进行二维探测。要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空式（Ｗhiskｂroom )、推扫式(Pushｂroom）、凝视式(Ｓtaｒｉnｇ）以及快照式（Snapshot)。
图２孔径编码计算光谱成像技术的信息获取方式
3基于分光原理分类
进入光谱成像系统的图像信号均为复色光，要想探测每个像素的光谱信息需对复色信号分光。按照分光原理来划分,成像光谱技术可分为三类：色散型(disｐersｉvｅ)，滤光片型(ｆiｌtｅrｉng)和干涉型（interfeｒoｍetric)。
色散型分光技术主要包括棱镜分光和光栅分光两种。棱镜分光是利用材料对不同波长的光折射率不同将复色光在主截面内散开；光栅分光则是利用衍射的原理将复色光在主截面内散开。
滤光片型成像光谱仪技术采用滤光片作为分光器件,其种类形式多样,如滤光片轮、滤光片阵列、线性渐变滤光片、光楔滤光片等；另外还有两种经典的调谐型滤光器，声光可调谐滤光片（ＡOTF）和液晶可调谐滤光片(LCTF)。经滤光片滤光，探测器获得的每帧图像为准单色图，通过变换滤光片或调谐滤光获取完整的“数据立方”。
表１多、高、超光谱的比较
分类
光谱成像技术的分类
光谱成像技术的分类光谱成像技术，有时又称成像光谱技术，融合了光谱技术和成像技术，交叉涵盖了光谱学、光学、计算机技术、电子技术和精密机械等多种学科，能够同时获得目标的两维空间信息和一维光谱信息。
光谱成像技术发展到今天，出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规模，因而可以从光谱分辨率、信息获取方式（扫描方式）、分光原理和重构理论等不同的视角对光谱成像技术进行分类。
1基于光谱分辨率分类光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同，可分为多光谱(Multi-spectral)，高光谱(Hyper- spectral)以及超光谱(Ultra-spectral)。
多光谱的谱段数一般只有几十个，高光谱的谱段数可达到几百个，而超光谱一般指谱段数上千个。
它们的区别如表1所示。
表1多、高、超光谱的比较2 基于信息获取方式分类光谱成像仪需要对三维“数据立方”进行探测，而现今的探测器最多能进行二维探测。
要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱扫描。
光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有：挥扫式(Whiskbroom )、推扫式(Pushbroom)、凝视式(Staring)以及快照式(Snapshot)。
挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测，通过沿轨和穿轨两个方向扫描获取完整的二维空间信息，其信息获取方式如图1a所示。
A VIRIS就是通过挥扫成像[1]。
推扫式光谱成像系统探测空间中一维线视场(图1b中的X方向)的光谱，通过沿轨方向(Y方向)扫描实现二维空间信息的获取，芬兰国立技术研究中心实验室研制的AISA就是典型的推扫式成像光谱仪[2]。
凝视式光谱成像系统可对固定窗口目标成像，采用滤光的方式分离并获取不同波段的图像信息，再将不同波段的图像堆叠成“数据立方”。
如图1c中所示，该类成像光谱仪实际上是采用光谱维扫描的方式实现图谱“数据立方”的获取。
图1 典型的光谱成像过程：a挥扫式；b推扫式；c凝视式；d快照式快照式是一种新兴的图谱信息获取方式，它不需扫描便可获取三维图谱信息。
成像光谱技术的研究与发展
成像光谱技术的研究与发展随着社会的发展和技术的进步，成像光谱技术受到了越来越多的关注。
成像光谱技术可以用于从多种可见红外光谱上捕获材料表面图像，从而帮助研究人员更好地了解材料的特性和性质。
本文将探讨成像光谱技术的发展及其应用前景，以期为进一步研究及应用提供理论指导。
成像光谱技术的发展经历了三个阶段。
第一阶段是实验光谱，用于捕获单个波段的光谱图像，以提取像素值。
第二阶段是光谱成像，它捕获的是多个波段的光谱图像，以提取空间和光谱信息。
第三阶段是多光谱成像，它可以捕获多个波段的光谱图像，以提取更多的信息，如材料表面结构、组织形态等。
成像光谱技术可以应用于各种领域，如生物、环境、文化和历史保护等。
在生物学方面，成像光谱技术可以用于评估作物的品质和数量，分析植物内细胞结构，以及研究细菌、病毒和细菌的营养物质和数量。
在环境科学中，成像光谱技术可以用于监测和评估空气污染和水质，以便改善环境质量。
此外，它还可以用于监测和评估土壤健康状况，以及植物适应病虫害的能力等。
在文化遗产保护领域，成像光谱技术可以用于识别和分析古文物或建筑物的结构和细节，以便揭示的历史价值。
此外，成像光谱技术还可以用于航空遥感、无人机图像采集、地质勘探、土壤分析等。
最近，成像光谱技术也可以应用于人类行为研究，例如认知科学，利用视觉影像和光谱图像来促进相关行为和思维的研究。
未来，成像光谱技术将发挥更为重要的作用，扩大其应用范围，以满足多种应用需求。
在未来，成像光谱技术将可以应用于矿物分析、安全检测、药物识别和生物医学等。
总之，成像光谱技术已经发展成熟，并将继续成为未来重要的研究和应用工具。
它不仅可以应用于多个领域，而且还可以获取更多的信息，以满足特定应用的需要。
对于未来成像光谱技术的发展，还需要继续加大研究力度，不断深化研究，以便为应用带来最大价值。
光谱成像技术的分类[共5页]
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光谱成像技术的分类光谱成像技术，有时又称成像光谱技术，融合了光谱技术和成像技术，交叉涵盖了光谱学、光学、计算机技术、电子技术和精密机械等多种学科，能够同时获得目标的两维空间信息和一维光谱信息。
光谱成像技术发展到今天，出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规模，因而可以从光谱分辨率、信息获取方式(扫描方式)、分光原理和重构理论等不同的视角对光谱成像技术进行分类。
1基于光谱分辨率分类光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同，可分为多光谱(Multlspectral),高光谱(Hyper-spectral)以及超光谱(Ultra-spectral)。
多光谱的谱段数一般只有几十个, 高光谱的谱段数可达到几百个，而超光谱一般指谱段数上千个。
它们的区别如表1所示。
表1多、高、超光谱的比较2基于信息获取方式分类光谱成像仪需要对三维“数据立方”进行探测，而现今的探测器最多能进行 二维探测。
要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱 扫描。
光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有：挥扫式(Whiskbroom)、推扫 式(Pushbroom)、凝视式(Staring)以及快照式(Snapshot)。
挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测，通过沿轨 和穿轨两个方向扫描获取完整的二维空间信息，其信息获取方式如图la 所示。
AVIRIS 就是通过挥扫成像⑴。
推扫式光谱成像系统探测空间中一维线视场(图1b 中的X 方向)的光谱，通 过沿轨方向(Y 方向)扫描实现二维空间信息的获取，芬兰国立技术研究中心实验 室研制的AISA 就是典型的推扫式成像光谱仪⑵。
凝视式光谱成像系统可对固定窗口目标成像，采用滤光的方式分离并获取不 同波段的图像信息，再将不同波段的图像堆叠成“数据立方如图1c 中所示， 该类成像光谱仪实际上是采用光谱维扫描的方式实现图谱“数据立方”的获取。
图1典型的光谱成像过程：a 挥扫式；b 推扫式；c 凝视式；d 快照式快照式是一种新兴的图谱信息获取方式，它不需扫描便可获取三维图谱信息。