高光譜相機的案例
【案例應(yīng)用】 QuantumDesign中國 | 高光譜成像HSI和X-rays在食品行業(yè)的應(yīng)用
另外，為了生產(chǎn)出高品質(zhì)的食品，精確地量化食品所含脂肪、水分、糖和蛋白質(zhì)含量等參數(shù)也至關(guān)重要。食品包裝中存在污染物，或者食品與標注的營養(yǎng)特性不匹配，可能立即損毀企業(yè)經(jīng)過多年建立起來的品牌聲譽。
為了控制食品的質(zhì)量，許多企業(yè)采用了機器視覺技術(shù)，但只有少數(shù)企業(yè)使用了高光譜相機。芬蘭SPECIM高光譜相機是一種無損、無接觸的檢測技術(shù)，它將近紅外（NIR）光譜與成像相結(jié)合，為各種食品的質(zhì)量控制和分級提供了新的機會。通過使用芬蘭SPECIM FX17（NIR）工業(yè)高光譜相機，機器視覺系統(tǒng)可以比傳統(tǒng)的視覺方法---RGB和X射線傳感器，揭示出更多有關(guān)食品的品質(zhì)信息。
SPECIM FX17高光譜相機將成像技術(shù)與光譜技術(shù)相結(jié)合，采集目標的二維圖像及一維光譜信息，獲取高光譜分辨率的連續(xù)、窄波段的圖像數(shù)據(jù)。SPECIM FX17高光譜相機采集到的圖像的每個像素都包含900-1700nm全譜段的光譜信息。
使用光譜信息可以實現(xiàn)：
?? 污染物的檢測，例如：塑料、木材和骨頭等；
?? 化學(xué)和營養(yǎng)特性的定量，包括pH、糖、脂肪、水和鹽含量。
展開 高光譜與多光譜技術(shù)：核心區(qū)別與應(yīng)用選擇
important;">高光譜與多光譜各具特點，選擇時應(yīng)綜合考慮具體需求、預(yù)算、技術(shù)能力與實時性要求。大面積快速監(jiān)測宜用多光譜；精細識別與高精度分析則優(yōu)先考慮高光譜。</p>
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展開 重慶大學(xué)研究團隊利用高光譜技術(shù)實現(xiàn)石質(zhì)文物的全面“體檢”
為了克服這些傳統(tǒng)方法的局限，楊海清教授團隊提出了基于高光譜成像技術(shù)的石質(zhì)文物劣化模式識別方法，利用高光譜圖像數(shù)據(jù)提供的豐富信息，實現(xiàn)了文物劣化特征的準確識別和評估。
高光譜成像技術(shù)與傳統(tǒng)的RGB圖像相比，具有顯著的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的RGB圖像只能捕捉到有限的色彩信息，而高光譜成像技術(shù)能夠在數(shù)十到數(shù)百個獨立的光譜波段中，獲取每個像素的光譜反射率。這些反射率在不同波長下的變化，可以揭示材料的細微改變，尤其在分析石質(zhì)文物的風(fēng)化特征時，能夠提供不同劣化模式的光譜信息。通過高光譜成像，可以對石質(zhì)文物的不同病害類型進行詳細分析。例如，不同的風(fēng)化病害（如剝落、結(jié)殼、鹽結(jié)晶和生物定植）往往具有不同的光譜特征，這些特征可以幫助研究人員在不接觸文物的情況下，快速、準確地識別文物表面的劣化情況。此外，高光譜圖像還能夠反演石質(zhì)文物的表面強度，進一步為文物的保護提供科學(xué)依據(jù)。
在本研究中，楊海清教授團隊采用了高光譜成像技術(shù)，并結(jié)合智能算法，提出了砂巖質(zhì)文物的典型病害智能識別模型和砂巖表面強度預(yù)測模型。研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
（1）砂巖表面強度預(yù)測模型的建立。首先，研究團隊通過對大足石刻砂巖質(zhì)文物進行高光譜圖像采集，分析了砂巖的光譜特征與其表面回彈強度之間的關(guān)系?；貜棌姸葴y試是一種常用的無損測試方法，被用于評估材料表面的硬度和強度。通過對光譜特征的提取，團隊發(fā)現(xiàn)砂巖的表面強度與特定的光譜波段存在顯著的相關(guān)性。研究團隊采用了CARS（Competitive Adaptive Reweighted Sampling）、SPA（Successive Projections Algorithm）和UVE（Uninformative Variable Elimination）等特征選擇算法，成功提取了與砂巖表面強度相關(guān)的光譜波段。
展開 如何處理和優(yōu)化來自 MicaSense多光譜相機的圖像質(zhì)量
多光譜無人機圖像已迅速成為世界各地農(nóng)業(yè)研究人員和植物育種者的寶貴工具。從這些數(shù)據(jù)豐富的圖像中，以前難以察覺的提示正在加速農(nóng)藝管理和植物育種的發(fā)展。
借助MicaSense 的 RedEdge 和 Altum等多光譜傳感器，研究人員可以快速收集高分辨率的現(xiàn)場圖像，不僅可以捕捉可見的紅色、綠色和藍色 (RGB) 光帶，還可以捕捉有助于分析值得注意的近紅外和紅邊帶作物研究中的性狀和反應(yīng)。
影響多光譜數(shù)據(jù)質(zhì)量的五個因素
雖然多光譜傳感器的數(shù)據(jù)豐富的圖像提供了戲劇性的、無形的洞察力，但它們帶有復(fù)雜的提示。幾個潛在因素可以決定或破壞數(shù)據(jù)的準確性和質(zhì)量。
以下是影響多光譜無人機數(shù)據(jù)質(zhì)量的5個因素。了解和應(yīng)對這些挑戰(zhàn)將確保獲得最準確的數(shù)據(jù)集來塑造您的研究分析。
1.圖像對齊
每個光帶的圖像由單獨的傳感器拍攝。這意味著它們在重疊時不能完美對齊，必須共同注冊。
每個波段的圖像由單獨的傳感器拍攝，需要在處理過程中進行共同配準才能完美對齊。
2.可變照明
照明條件可能會顯著扭曲 NDVI 等映射值，這可能會產(chǎn)生誤導(dǎo)性結(jié)論或使航班或位置之間的比較無效。對于準確性至關(guān)重要，每次飛行上傳都應(yīng)包括反射率校準。
3.文件大小
多光譜傳感器在每次捕獲時生成 5 到 10 張圖像，從而生成大量數(shù)據(jù)。（一次飛行可以渲染 10-20 GB 的圖像，甚至更多。）處理如此大量的數(shù)據(jù)需要強大的計算能力和連接性，這就是為什么現(xiàn)場邊緣處理可能非常緩慢的原因。一旦處理完畢，共享或協(xié)作處理大型圖像文件可能會很笨拙。
4.不斷發(fā)展的傳感器技術(shù)
白熱化的無人機成像行業(yè)不斷升級技術(shù)，具有可能需要專門處理的功能。
展開 
萊森光學(xué)：高光譜遙感在草原監(jiān)測中的應(yīng)用
總之，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用，高分辨率技術(shù)和設(shè) 備會逐漸應(yīng)用到高光遙感技術(shù)方面，各種數(shù)據(jù)的處理手段和方 法也將會變得更加科學(xué)和高效，對實現(xiàn)草地動態(tài)化建設(shè)也將成 為可能。
產(chǎn)品推薦
便攜式地物光譜儀 iSpecField-NIR/WNIR
專門用于野外遙感測量、土壤環(huán)境、礦物地質(zhì)勘探等領(lǐng)域的最新明星產(chǎn)品，由于其操作靈活、便攜方便、光譜測試速度快、光譜數(shù)據(jù)準確是一款真正意義上便攜式地物光譜儀。
無人機機載高光譜成像系統(tǒng) iSpecHyper-VM100
一款基于小型多旋翼無人機機載高光譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)由高光譜成像相機、穩(wěn)定云臺、機載控制與數(shù)據(jù)采集模塊、機載供電模塊等部分組成。無人機機載高光譜成像系統(tǒng)通過獨特的內(nèi)置式或外部掃描和穩(wěn)定控制，有效地解決了在微型無人機搭載推掃式高光譜照相機時，由于振動引起的圖像質(zhì)量較差的問題，并具備較高的光譜分辨率和良好的成像性能。
展開 萊森光學(xué)：無人機高光譜遙感技術(shù)在自然資源調(diào)查中的應(yīng)用進展
（2）無人機高光譜遙感技術(shù)具有出色的地物識別能力，在地質(zhì)礦產(chǎn)填圖、水體質(zhì)量監(jiān)測、森林資源調(diào)查、土壤質(zhì)量評估等自然資源調(diào)查領(lǐng)域取得了較多的創(chuàng)新性成果，但目前無人機高光譜遙感系統(tǒng)一體化程度還較低，波長覆蓋范圍較窄，缺乏傳感器間的數(shù)據(jù)融合，均限制了無人機高光譜遙感技術(shù)的進一步應(yīng)用。（3）隨著“空-天-地-海-網(wǎng)”一體化監(jiān)測體系的建立以及多源、多尺度高光譜遙感數(shù) 據(jù)的協(xié)同應(yīng)用，未來，將實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的優(yōu)勢互補，為自然資源調(diào)查提供多要素、高頻率、 高精度、多層次的解決方案。
產(chǎn)品推薦
便攜式地物光譜儀 iSpecField-NIR/WNIR
專門用于野外遙感測量、土壤環(huán)境、礦物地質(zhì)勘探等領(lǐng)域的最新明星產(chǎn)品，由于其操作靈活、便攜方便、光譜測試速度快、光譜數(shù)據(jù)準確是一款真正意義上便攜式地物光譜儀。
無人機機載高光譜成像系統(tǒng) iSpecHyper-VM100
一款基于小型多旋翼無人機機載高光譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)由高光譜成像相機、穩(wěn)定云臺、機載控制與數(shù)據(jù)采集模塊、機載供電模塊等部分組成。
展開 6小時續(xù)航 油電混動垂起固定翼-鴨翼成功試飛
鴨翼是一款可以適應(yīng)多種環(huán)境的高性能混合動力垂起固定翼。其機身采用了碳纖維材料，具有輕量化、高強度、防水、抗干擾等特點。獨特的是它下方有一對螺旋槳，無需傳統(tǒng)的杠桿，大大的減輕了機身重量。它的氣動設(shè)計有利于提高升力，以提高飛行時間。
鴨翼可以自動切換四旋翼模式和固定翼模式。它在四旋翼模式下可以隨時隨地垂直起降，還保留了固定翼模式下的續(xù)航時間長、速度快、低噪音等優(yōu)點。
它最大的亮點是配備電子燃油噴射發(fā)動機。該發(fā)動機為鴨翼提供了更可靠和穩(wěn)定的飛行，它還具有低溫啟動功能，可有效提高寒冷地區(qū)的運行性能。
下圖為鴨翼搭載30倍光學(xué)變焦雙光熱成像云臺相機進行園區(qū)林地巡檢的應(yīng)用案例。
綜上，大家應(yīng)該可以看出鴨翼是一款多功能無人機。它的最大承重32公斤，帶燃料的有效載荷最大12公斤，足以裝載SAR雷達、激光雷達和各種相機，如：斜射相機、云臺相機、高光譜相機，從而為各種場景提供解決方案，如巡檢、測繪、交通監(jiān)控、搜救、后勤等。
文章來源：匯星海
展開 SPECTRA INSIGHT 高光譜成像軟件
Spectral Insight 可以從任何成像光譜儀獲取和處理光譜數(shù)據(jù)。光譜數(shù)據(jù)可以從第三方來源導(dǎo)入進行分析。圖像大小/分辨率和光譜范圍/分辨率僅受分光計或文件格式的限制。Spectral Insight 使用并行處理，以視頻或旋轉(zhuǎn)的 3D 體實時顯示數(shù)以千計的光譜圖像。每個平面圖像或 3D 體被分配與波長或波長集相關(guān)聯(lián)的獨特的調(diào)色板。每個像素、區(qū)域、光譜圖像和 3D 體積都可以分析物質(zhì)、光譜匹配、異常，并使用本地或第三方光譜數(shù)據(jù)庫進行搜索。
特性
· 用戶可選擇區(qū)域和分辨率的數(shù)據(jù)采集
· 可選擇的波長范圍和帶寬
· 可將數(shù)以萬計的光譜波段顯示為圖像/視頻
· 獨特的調(diào)色板紫外線，可見光和紅外波長
· 搜索本地或在線光譜數(shù)據(jù)庫進行簽名匹配
· 分析整個圖像，可選區(qū)域，或單個像素
· 顯示體積，3D 表面，2D 圖像，1D 橫截面顯示和單像素光譜數(shù)據(jù)
· 使用行業(yè)標準或其他光譜數(shù)據(jù)進行光譜標準化
· 導(dǎo)入第三方光譜數(shù)據(jù)
高級功能
· 與點掃描、推掃或全圖像快照光譜儀一起使用
· 用于快速物質(zhì)檢測的 AI 功能
· 使用所有可用 cpu / gpu 進行并行處理
· 簡單而強大的 Ribbon 界面
· 多種文件格式(導(dǎo)入、導(dǎo)出)
· 根據(jù)需求添加新功能
· 可作為一個完整的應(yīng)用程序或程序員的庫
展開 康謀方案 | BEV感知技術(shù)：多相機數(shù)據(jù)采集與高精度時間同步方案
利用GPS接收模塊和XTSS時間同步服務(wù)，確保了多相機的高精度時間同步。
康謀的BEV Camera數(shù)據(jù)采集方案有效解決了多相機同步采集和高精度時間同步的難題，還提供了靈活的相機參數(shù)配置和高效的數(shù)據(jù)傳輸，能夠滿足自動駕駛和高精度測量等場景的需求。
Zemax案例 | 基于自由曲面的高分辨率成像光譜儀設(shè)計
圖4 優(yōu)化后的MTF曲線
（3）光譜分辨率：0.015nm，優(yōu)于商用產(chǎn)品
光譜分辨率是光譜儀區(qū)分相鄰波長的能力，值越小性能越強。團隊基于“瑞利判據(jù)”，在10μm狹縫寬度、500mm焦距、1200lp/mm光柵的條件下，對475nm、500nm、525nm附近的鄰近波長進行測試。
仿真結(jié)果如圖5所示：圖5(a)驗證了全視場內(nèi)所有波長的光斑RMS半徑均＜4μm；圖5(b)展示了像面的光斑分布，可見相鄰波長的光斑可清晰區(qū)分，最終實現(xiàn)0.015nm的光譜分辨率，優(yōu)于市面同類型商用光譜儀（通常為0.02nm以上）
圖5 系統(tǒng)的成像與光譜分辨評價
研究價值
該研究的創(chuàng)新之處，在于提出了一種“計算簡潔、邏輯清晰”的自由曲面設(shè)計方法——通過“離軸拋物面分段拼接”規(guī)避了傳統(tǒng)方法的經(jīng)驗依賴，借助“Zernike多項式擬合”簡化了復(fù)雜計算，最終實現(xiàn)了“高成像質(zhì)量”與“高光譜分辨率”的雙重突破。
從應(yīng)用價值來看，該系統(tǒng)不僅可滿足環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域?qū)Α熬珳侍綔y”的需求，其設(shè)計思路還為其他光學(xué)系統(tǒng)（如大視場望遠鏡、高精度成像鏡頭）的自由曲面設(shè)計提供了參考，推動自由曲面從“理論研究”向“工程應(yīng)用”的轉(zhuǎn)化。
Zemax軟件試用申請，歡迎聯(lián)系摩爾芯創(chuàng)。
參考文獻：
[1]武艷艷，謝微.基于自由曲面的成像光譜儀設(shè)計［J］.光子學(xué)報，2025，54（8）：0811003
展開 激光共聚焦顯微拉曼光譜儀在高分子材料表征中比紅外有哪些優(yōu)勢？
設(shè)備簡介
設(shè)備名稱：激光共聚焦顯微拉曼光譜儀
設(shè)備型號：DXR 3xi
在樣品分子結(jié)構(gòu)和空間分布分析時，通常會遇到很多具有一定透明度的樣品如超薄多層聚合物、半導(dǎo)體多層膜、鍍層、多層纖維、生物細胞等，不僅需要實現(xiàn)表層信息的分析，同時需要探測內(nèi)部成分和空間分布信息，而這些樣品大多數(shù)不能或不易切片，需要尋求具有無損探測樣品內(nèi)部信息的分析手段。
國高材分析測試中心配備的顯微拉曼光譜儀具有獨特的Y-Z“切面”成像（縱向深度）和可視化3D成像（X-Y-Z）功能，均可以實現(xiàn)無損分析。利用儀器的針孔式真共焦功能，高精度自動平臺自動控制采集樣品縱向深度拉曼信號，無需樣品破壞和物理切片，輕松實現(xiàn)多層樣品深度上和三維空間上成分定性、成分分布及每層厚度的無損分析，從而實現(xiàn)樣品更加全面直觀的空間立體研究。
儀器結(jié)構(gòu)及工作原理
圖1 高速高分辨激光共聚焦拉曼光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖
用激光作為光源激發(fā)樣品，樣品與激光相互作用后，樣品會發(fā)出拉曼信號。拉曼信號連同瑞利散射光等雜散光一起先后經(jīng)過濾光片和共聚焦針孔，濾光片和共聚焦針孔會濾除絕大部分的雜散光，只允許所需要的樣品的拉曼信號進入光譜儀，樣品拉曼信號進入光譜儀后，通過光柵分光，將白光分成不同波長的光，不同波長的光信號進入檢測器，通過光電轉(zhuǎn)化，得到拉曼光譜。拉曼光譜是指紋性譜圖，可以提供樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)、相和形態(tài)、結(jié)晶度以及分子相互作用的詳細信息。
展開 
具有高外量子效率和寬光譜響應(yīng)的有機-無機雜化錫基鈣鈦礦光電探測器
有機-無機雜化鈣鈦礦材料具有載流子遷移率高、擴散長度長、暗電流密度低、吸收邊緣鋒利等優(yōu)點, 因而成為用于光電探測的理想材料. 但是, 相對較小的帶隙(1.6 eV)限制了這些材料在近紅外區(qū)的光子捕獲效率.
華南理工大學(xué)馬東閣課題組利用碘甲胺和鉛-錫二元鈣鈦礦作為探測器的光吸收層, 導(dǎo)電聚合物和富勒烯作為空穴和電子傳輸層, 銦錫氧化物和鋁作為陽極和陰極制備了光電探測器件. 文章近期發(fā)表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9377-3
圖1 有機-無機雜化錫基鈣鈦礦光電探測器的(a)結(jié)構(gòu)，(b ,c)EQE譜，(d)光響應(yīng)度
實驗結(jié)果表明, 當(dāng)錫的含量達到30%時, 探測器的光譜響應(yīng)拓寬到
1000?nm.
此外, 我們制備的探測器的光譜響應(yīng)度達到
0.39?A/W,
歸一化探測率達到
7×10E12?Jones.
器件的外量子效率在350到900 nm范圍內(nèi), 均超過50%, 在550 nm處取得最大值, 超過80%.
Yang Y, Yang D, Ma D et al. Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9377-3
展開 反潛無人機將成未來航空反潛主力
除了彩虹-5，彩虹-4海洋應(yīng)用型無人機也亮相本次航展，據(jù)稱，該機可掛載衛(wèi)星通信系統(tǒng)、高清光電載荷、合成孔徑雷達、激光雷達、高清CCD相機、高光譜相機、船舶自動識別系統(tǒng)、語音中繼電臺等多個載荷，進行海上廣域搜索和查證識別，極大提升海洋監(jiān)測效率。完成了我國首次大型無人機海洋應(yīng)用作業(yè)飛行，還與交通部合作，利用無人機開展海事監(jiān)管。但與彩虹-5不同，彩虹-4沒有掛載聲吶浮標吊艙。
官方視頻介紹彩虹-5無人機時出現(xiàn)的投放聲吶浮標畫面。
航空反潛的那些事兒
潛艇是海戰(zhàn)中非常具有威脅的作戰(zhàn)平臺，借助海水實現(xiàn)了隱蔽性，在戰(zhàn)爭中神出鬼沒，給予對手致命一擊。為了對付潛艇，軍事強國或大國都非常重視反潛能力的建設(shè)，研制了各種反潛平臺和武器，比如具備反潛能力的水面艦艇、潛艇、反潛直升機以及固定翼反潛機等。
與其他反潛平臺相比，固定翼反潛機飛行速度快，機動性強，反應(yīng)迅速，反潛機的速度范圍在250-900千米/小時，而水面艦艇和潛艇的速度一般在0-60千米/小時，可在短時間內(nèi)抵達戰(zhàn)區(qū)進行大范圍搜索攻擊潛艇，反潛直升機每小時可搜索1500平方千米，固定翼反潛巡邏機搜索面積更大。反潛機擁有完善搜潛設(shè)備和攻潛武器，一般會裝備雷達、聲納浮標、磁探儀、光電搜潛裝置等多種搜潛設(shè)備，發(fā)現(xiàn)潛艇后，可用本機攜帶的深水炸彈、魚雷等攻潛武器攻擊潛艇。由于飛行在空中，飛行速度也比較快，而潛艇活動在水下，很難被潛艇發(fā)現(xiàn)，即使被潛艇發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)潛艇沒有攻擊反潛機的武器。因此，長期以來，在潛艇與反潛機對抗中一般處于優(yōu)勢地位，如同魚鷹與魚的關(guān)系。
美國海軍裝備的P-8A反潛巡邏機。
一戰(zhàn)期間，反潛機擊沉的潛艇數(shù)量不到10艘，戰(zhàn)果不大，主要原因是反潛機的性能有限，這個時期航空反潛還處于萌芽階段。二戰(zhàn)的爆發(fā)大大促進了航空反潛的發(fā)展。
展開 光譜成像技術(shù)如何重塑視覺邊界？
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