多光譜成像
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-02-26
多光譜成像的實(shí)例教程
人們讓無人機(jī)搭載高分辨率相機(jī)、熱紅外相機(jī)、多鏡頭相機(jī)等各種傳感器系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)，從而滿足航拍、巡檢、建模等行業(yè)的需求。
無人機(jī)多光譜成像+AI系統(tǒng)技術(shù)是植被分布、長勢、病害、估產(chǎn)等監(jiān)測的有效手段。為植被監(jiān)測提供了新的平臺(tái)，以其機(jī)動(dòng)靈活、經(jīng)濟(jì)高效、受大氣等環(huán)境條件影響小和光譜、空間、輻射分辨率高等優(yōu)勢，在植被精細(xì)、智能監(jiān)測方面具有巨大潛力，是當(dāng)前和未來農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋等領(lǐng)域植被監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的重要方向。
多光譜成像+AI系統(tǒng)技術(shù)植被監(jiān)測案例：
1
麗水云和縣植被監(jiān)測分析
2
臺(tái)州玉環(huán)植被監(jiān)測分析
農(nóng)林業(yè)植被監(jiān)測使用的無人機(jī)種類繁多，有無人直升機(jī)、固定翼無人機(jī)、多旋翼無人機(jī)等多種機(jī)型。蜂巢航宇選用的是自主研發(fā)設(shè)計(jì)的一款高性能HC-332H油電混合六旋翼無人機(jī)，具備全自主飛行能力，可搭載多光譜相機(jī)和GPS+光照度模塊等，為植被精細(xì)化巡檢平臺(tái)。
優(yōu)勢如下：
1、油電混合具有4小時(shí)超長航時(shí)、可靠性高、平臺(tái)通用、抗風(fēng)等級(jí)可達(dá)六級(jí)；
2、相對無人直升機(jī)，HC-332H無人機(jī)操作簡單、體積輕巧、攜帶方便、成本低；
3、HC-332H無人機(jī)可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)飛行速度、懸停、定點(diǎn)拍照、實(shí)時(shí)傳輸視頻，飛行載重量大，可同時(shí)搭載多種傳感器；
4、HC-332H無人機(jī)飛行速度可控，飛行高度可調(diào)且可以低空飛行，同時(shí)不受起飛降落場地的限制；
多光譜相機(jī)
多光譜相機(jī)
專用相機(jī)模塊：基于窄波段濾光技術(shù)，準(zhǔn)確獲取特定波段光譜圖像信息。
展開 <p>在光譜產(chǎn)業(yè)專題中，我們簡單了解了光譜以及光譜成像應(yīng)用的生活化場景，而深入了解光譜成像技術(shù)可以了解到它的分類方式豐富多樣，不同的分類標(biāo)準(zhǔn)下，展現(xiàn)出各具特色的技術(shù)類型。這些分類不僅反映了光譜成像技術(shù)的發(fā)展歷程和內(nèi)在邏輯，更決定了它們在不同應(yīng)用場景中的獨(dú)特優(yōu)勢。</p><p><strong>一、基礎(chǔ)概念</strong></p><p> 要更深入地了解光譜，<strong>波長、波段、波段數(shù)與光譜分辨率</strong>是至關(guān)重要的基礎(chǔ)概念，它們相互關(guān)聯(lián)，共同決定了光譜數(shù)據(jù)的特性和應(yīng)用價(jià)值。</p><p><strong>波長</strong>是指電磁波（如可見光、紅外線等）的振動(dòng)周期長度，通常用納米（nm）為單位表示。不同物質(zhì)對不同波長的光具有獨(dú)特的吸收、反射特性，這是光譜分析的基礎(chǔ)。波長決定了光的顏色（可見光）或類型（如紅外線、紫外線等不可見光），就像音調(diào)高低由聲波波長決定一樣。</p><p><strong>波段</strong>是人為劃分的電磁波波長范圍區(qū)間，用于分類或研究特定波長范圍的光。例如：</p><p>可見光波段：380-780nm</p><p>近紅外波段：780-1500nm</p><p><strong>波段數(shù)</strong>是指傳感器能夠同時(shí)記錄的波段數(shù)量。波段數(shù)越多，每個(gè)波段的寬度越窄，能夠區(qū)分更細(xì)微的光譜差異。</p><p><strong> 光譜分辨率</strong>指成像儀或傳感器能區(qū)分的最小波長間隔。相當(dāng)于光譜儀的“視力清晰度”。例如光譜分辨率為1nm，代表設(shè)備可分辨出300nm以及301nm的光。成像的波段范圍，分得越細(xì)，波段越多，光譜分辨率越高，越高的光譜分辨率可更容易區(qū)分和識(shí)別目標(biāo)性質(zhì)和組成成分。
展開 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(jìn)行分析。圖像大小/分辨率和光譜范圍/分辨率僅受分光計(jì)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(shí)時(shí)顯示數(shù)以千計(jì)的光譜圖像。每個(gè)平面圖像或 3D 體被分配與波長或波長集相關(guān)聯(lián)的獨(dú)特的調(diào)色板。每個(gè)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(jìn)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(jì)的光譜波段顯示為圖像/視頻
· 獨(dú)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(jìn)行簽名匹配
· 分析整個(gè)圖像，可選區(qū)域，或單個(gè)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(biāo)準(zhǔn)或其他光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜標(biāo)準(zhǔn)化
· 導(dǎo)入第三方光譜數(shù)據(jù)
高級(jí)功能
· 與點(diǎn)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(jìn)行并行處理
· 簡單而強(qiáng)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(gè)完整的應(yīng)用程序或程序員的庫
展開 引言
成像光譜儀作為集“光譜分析”與“空間成像”于一體的先進(jìn)光學(xué)設(shè)備，在環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、空間遙感等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。其通過對目標(biāo)物質(zhì)光譜與空間信息的聯(lián)合分析，能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)的“定性”“定量”和“定位”探測，為科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用提供高效、精確的信息。
傳統(tǒng)Czerny-Turner（C-T）型光譜儀因色散均勻、工藝成熟，長期占據(jù)主流市場，但球面反射鏡的固有缺陷使其難以校正全波段像差，性能提升受限。近日，華東師范大學(xué)精密光譜科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室謝微團(tuán)隊(duì)[1]提出基于自由曲面反射鏡的高分辨率成像光譜儀設(shè)計(jì)方法，通過“離軸拋物面分段拼接+Zernike多項(xiàng)式擬合”的創(chuàng)新路徑，通過Zemax仿真優(yōu)化，成功實(shí)現(xiàn)全波段全視場像差校正，其光譜分辨率達(dá)0.015nm，優(yōu)于市面同類型商用產(chǎn)品，為高分辨率成像光譜儀的設(shè)計(jì)提供了全新思路。
子鏡的構(gòu)建到曲面融合
要實(shí)現(xiàn)自由曲面對C-T型光譜儀的性能升級(jí)，關(guān)鍵在于構(gòu)建合理的初始結(jié)構(gòu)——團(tuán)隊(duì)以C-T光路為基礎(chǔ)，通過“子鏡參數(shù)計(jì)算”與“分段拼接擬合”兩大步驟，突破了傳統(tǒng)自由曲面設(shè)計(jì)的計(jì)算壁壘。
1.1 C-T光路結(jié)構(gòu)
C-T型光路的核心組成的為“入射狹縫-準(zhǔn)直鏡-光柵-聚焦鏡-探測器”，如圖1所示：光線經(jīng)狹縫進(jìn)入系統(tǒng)后，由準(zhǔn)直鏡將發(fā)散光束轉(zhuǎn)化為平行光；光柵對平行光進(jìn)行光譜分光，使不同波長光線以不同角度衍射；最終，聚焦鏡將衍射光匯聚至探測器對應(yīng)位置，完成光譜信息記錄。
圖1 C-T型光路結(jié)構(gòu)示意圖
該團(tuán)隊(duì)在保留這一經(jīng)典框架的同時(shí)，針對“像差校正”這一核心痛點(diǎn)，提出將“準(zhǔn)直鏡與聚焦鏡”替換為自由曲面反射鏡——其中，聚焦鏡通過“分段拼接離軸拋物面”生成，準(zhǔn)直鏡則通過Zernike多項(xiàng)式直接優(yōu)化，從結(jié)構(gòu)源頭解決全波段像差問題。
展開 為了控制食品的質(zhì)量，許多企業(yè)采用了機(jī)器視覺技術(shù)，但只有少數(shù)企業(yè)使用了高光譜相機(jī)。芬蘭SPECIM高光譜相機(jī)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(jí)提供了新的機(jī)會(huì)。通過使用芬蘭SPECIM FX17（NIR）工業(yè)高光譜相機(jī)，機(jī)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(jī)將成像技術(shù)與光譜技術(shù)相結(jié)合，采集目標(biāo)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(jī)采集到的圖像的每個(gè)像素都包含900-1700nm全譜段的光譜信息。
使用光譜信息可以實(shí)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。
單靠高光譜成像并不能解決所有問題，但它可作為一項(xiàng)有效的補(bǔ)充技術(shù)應(yīng)用于視覺檢測方案，尤其是對X射線（X-Rays）技術(shù)的補(bǔ)充。高光譜成像無法穿透樣品，而X射線可以檢測隱藏在食品內(nèi)部的污染物。
展開 
多光譜成像的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
多光譜成像的最新內(nèi)容
</p><p><strong>二、按光譜分辨率分類</strong></p><p><strong>（1）多光譜成像儀</strong></p><p>獲得的目標(biāo)物的波段數(shù)在3~12之間，光譜分辨率一般在10nm-30nm，主要用于農(nóng)作物分類等方面。
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引言
成像光譜儀作為集“光譜分析”與“空間成像”于一體的先進(jìn)光學(xué)設(shè)備，在環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、空間遙感等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。其通過對目標(biāo)物質(zhì)光譜與空間信息的聯(lián)合分析，能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)的“定性”“定量”和“定位”探測，為科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用提供高效、精確的信息。
傳統(tǒng)Czerny-Turner（C-T）型光譜儀因色散均勻、工藝成熟，長期占據(jù)主流市場，但球面反射鏡的固有缺陷使其難以校正全波段像差
最近，已經(jīng)開始致力于紅外遙感應(yīng)用中，包括溫度的測量和繪圖、森林火勢的感知和控制、監(jiān)督和多光譜地表成像等。
這些應(yīng)用種有許多是經(jīng)過長距離完成的，透過大氣，在大氣中IR能量的吸收是這些系統(tǒng)性能的一個(gè)影響因素。軍事的和基于空間的應(yīng)用一般來說可以通過探測器處理，探測器的工作波長落在8.0-15微米之間，在這個(gè)波段內(nèi)大氣的吸收是最小的。其他的應(yīng)用的波帶較寬，為0.9-300微米。
請參閱有關(guān)高光譜成像和多光譜成像的文章。
如果僅需要測量激光束的光譜線寬，而不需要測量詳細(xì)的光譜形狀，則可以使用其他方法，例如進(jìn)行自外差線寬測量。通過這種方法，人們可以測量非常小的線寬，其遠(yuǎn)低于典型光譜儀的分辨率。
光譜儀的類型
基于衍射光柵或棱鏡的光譜儀
大多數(shù)光譜儀都基于某種多色儀，即可以在空間上分離光的不同波長成分的裝置。
文章來源：Conceptual Design Phase Stray Light Analysis of the MOBIE Imaging Spectrograph for TMT
簡介
三十米望遠(yuǎn)鏡（Thirty Meter Telescope, TMT）是由美國加州大學(xué)、加州理工學(xué)院、加拿大大學(xué)天文研究聯(lián)盟、日本國立天文臺(tái)、中國國家天文臺(tái)以及印度科技部聯(lián)合參與的
精準(zhǔn)病蟲害檢測：植保無人機(jī)配備的多光譜成像設(shè)備可以對農(nóng)田中的作物進(jìn)行高分辨率掃描，并通過專業(yè)的圖像處理軟件對病蟲害進(jìn)行精確識(shí)別和分析。這種精準(zhǔn)的病蟲害檢測方法可以幫助農(nóng)民及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)措施，防止病蟲害對農(nóng)田造成損失。
植保無人機(jī)的優(yōu)勢：
1、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)：植保無人機(jī)可以搭載多種傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測植物生長情況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。
最近，已經(jīng)開始致力于紅外遙感應(yīng)用中，包括溫度的測量和繪圖、森林火勢的感知和控制、監(jiān)督和多光譜地表成像等。
這些應(yīng)用種有許多是經(jīng)過長距離完成的，透過大氣，在大氣中IR能量的吸收是這些系統(tǒng)性能的一個(gè)影響因素。軍事的和基于空間的應(yīng)用一般來說可以通過探測器處理，探測器的工作波長落在8.0-15微米之間，在這個(gè)波段內(nèi)大氣的吸收是最小的。其他的應(yīng)用的波帶較寬，為0.9-300微米。
撰稿人 |課題組供稿
論文題目 | Multi-focus light-field microscopy for
無人機(jī)多光譜成像+AI系統(tǒng)技術(shù)是植被分布、長勢、病害、估產(chǎn)等監(jiān)測的有效手段。為植被監(jiān)測提供了新的平臺(tái)，以其機(jī)動(dòng)靈活、經(jīng)濟(jì)高效、受大氣等環(huán)境條件影響小和光譜、空間、輻射分辨率高等優(yōu)勢，在植被精細(xì)、智能監(jiān)測方面具有巨大潛力，是當(dāng)前和未來農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋等領(lǐng)域植被監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的重要方向。
