高光譜成像的案例
【案例應用】 QuantumDesign中國 | 高光譜成像HSI和X-rays在食品行業的應用
單靠高光譜成像并不能解決所有問題，但它可作為一項有效的補充技術應用于視覺檢測方案，尤其是對X射線（X-Rays）技術的補充。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部的污染物。由于X射線依靠密度變化進行檢測，無法表征營養特性，也無法檢測密度與產品相似的污染物，高光譜成像則可以實現這一目標。
例如，X射線能夠準確地識別出骨頭，即使它位于肉沫的內部，而高光譜相機則無法識別它。
萊森光學：無人機高光譜遙感技術在自然資源調查中的應用進展
在無人機高光譜遙感系統中，除了無人機平臺以及搭載的高光譜成像儀之外，為了實現精確的地理配準，微型計算機和 GNSS/IMU 模塊也需要集成到無人機高光譜成像系統中。由于高光譜數據一般具有空間分辨率高、光譜分辨率高和光譜通道多等特征，對 GNSS/IMU 精度要求較高，同時需要配置可靠的三軸穩定平臺減少無人機振動對高光譜成像儀視軸穩定性的干擾。
2.2?研究現狀
?目前，國內無人機高光譜遙感系統在VNIR譜段的研究和產品研發已近相對成熟，許多國內的系統已經在不同領域實現了廣泛應用，但 SWIR、MWIR 以及 LWIR 譜段無人機高光譜遙感系統的研究相對國外仍有較大差距。即使在 VNIR 譜段，國內外相關系統在成像光譜儀的光譜分辨率、光譜波段數、重量等性能參數上雖無顯著區別，但國外的系統在集成化、輕量化、軟件自動化方面更加出色，為用戶提供了更便捷的操作體驗以及全流程的處理軟件，極大了提高了調查效率。此外，在儀器成像方式上，國內主流的商業無人機高光譜遙感系統多使用推掃式的系統，而國外已有快照成像方式的系統，在采集速度與圖像質量方面有較大提升。
展開 重慶大學研究團隊利用高光譜技術實現石質文物的全面“體檢”
本研究通過基于高光譜成像技術的石質文物劣化模式識別方法，為石質文物的保護工作提供了新的技術路徑。通過建立砂巖表面強度預測模型、典型病害智能識別模型和風化病害定量評估方法，研究團隊成功解決了傳統風化病害評估方法中的局限性，大大提高了文物保護的效率和準確性。隨著文物保護工作的深入，基于高光譜成像技術的文物“體檢”方法必將在未來得到更廣泛的應用。
中達瑞和作為一直專注于高光譜成像設備及光譜智能分析平臺的專業品牌，我們致力于將前沿科技轉化為文物保護的實際工具，讓這些無價的文化遺產在歲月的長河中亙古長青，繼續講述屬于它們的故事。
萊森光學：高光譜遙感在草原監測中的應用
總之，隨著科學技術不斷發展和應用，高分辨率技術和設 備會逐漸應用到高光遙感技術方面，各種數據的處理手段和方 法也將會變得更加科學和高效，對實現草地動態化建設也將成 為可能。
產品推薦
便攜式地物光譜儀 iSpecField-NIR/WNIR
專門用于野外遙感測量、土壤環境、礦物地質勘探等領域的最新明星產品，由于其操作靈活、便攜方便、光譜測試速度快、光譜數據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 iSpecHyper-VM100
一款基于小型多旋翼無人機機載高光譜成像系統，該系統由高光譜成像相機、穩定云臺、機載控制與數據采集模塊、機載供電模塊等部分組成。無人機機載高光譜成像系統通過獨特的內置式或外部掃描和穩定控制，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 
Zemax案例 | 基于自由曲面的高分辨率成像光譜儀設計
（2）成像性能：MTF接近衍射極限，對比度優異
調制傳遞函數（MTF）是評價光學系統成像質量的核心指標，其值越接近1、下降越平緩，說明系統還原圖像細節與對比度的能力越強（最大參考頻率為CCD像元尺寸對應的31.25lp/mm）。
仿真結果顯示（如圖4所示），優化后系統在475nm、500nm、525nm三個關鍵波長下，MTF曲線均接近衍射極限，且在31.25lp/mm處的MTF值均大于0.7——這意味著系統即使在高空間頻率下，仍能保持優異的圖像對比度，可精準還原目標的空間細節。
圖4 優化后的MTF曲線
（3）光譜分辨率：0.015nm，優于商用產品
光譜分辨率是光譜儀區分相鄰波長的能力，值越小性能越強。團隊基于“瑞利判據”，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。
仿真結果如圖5所示：圖5(a)驗證了全視場內所有波長的光斑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分，最終實現0.015nm的光譜分辨率，優于市面同類型商用光譜儀（通常為0.02nm以上）
圖5 系統的成像與光譜分辨評價
研究價值
該研究的創新之處，在于提出了一種“計算簡潔、邏輯清晰”的自由曲面設計方法——通過“離軸拋物面分段拼接”規避了傳統方法的經驗依賴，借助“Zernike多項式擬合”簡化了復雜計算，最終實現了“高成像質量”與“高光譜分辨率”的雙重突破。
從應用價值來看，該系統不僅可滿足環境監測、生物醫學、材料科學等領域對“精準探測”的需求，其設計思路還為其他光學系統（如大視場望遠鏡、高精度成像鏡頭）的自由曲面設計提供了參考，推動自由曲面從“理論研究”向“工程應用”的轉化。
展開 光譜成像技術如何重塑視覺邊界？
<p>在光譜產業專題中，我們簡單了解了光譜以及光譜成像應用的生活化場景，而深入了解光譜成像技術可以了解到它的分類方式豐富多樣，不同的分類標準下，展現出各具特色的技術類型。這些分類不僅反映了光譜成像技術的發展歷程和內在邏輯，更決定了它們在不同應用場景中的獨特優勢。</p><p><strong>一、基礎概念</strong></p><p> 要更深入地了解光譜，<strong>波長、波段、波段數與光譜分辨率</strong>是至關重要的基礎概念，它們相互關聯，共同決定了光譜數據的特性和應用價值。</p><p><strong>波長</strong>是指電磁波（如可見光、紅外線等）的振動周期長度，通常用納米（nm）為單位表示。不同物質對不同波長的光具有獨特的吸收、反射特性，這是光譜分析的基礎。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</strong>是指傳感器能夠同時記錄的波段數量。波段數越多，每個波段的寬度越窄，能夠區分更細微的光譜差異。</p><p><strong> 光譜分辨率</strong>指成像儀或傳感器能區分的最小波長間隔。相當于光譜儀的“視力清晰度”。例如光譜分辨率為1nm，代表設備可分辨出300nm以及301nm的光。成像的波段范圍，分得越細，波段越多，光譜分辨率越高，越高的光譜分辨率可更容易區分和識別目標性質和組成成分。
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據。光譜數據可以從第三方來源導入進行分析。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，以視頻或旋轉的 3D 體實時顯示數以千計的光譜圖像。每個平面圖像或 3D 體被分配與波長或波長集相關聯的獨特的調色板。每個像素、區域、光譜圖像和 3D 體積都可以分析物質、光譜匹配、異常，并使用本地或第三方光譜數據庫進行搜索。
特性
· 用戶可選擇區域和分辨率的數據采集
· 可選擇的波長范圍和帶寬
· 可將數以萬計的光譜波段顯示為圖像/視頻
· 獨特的調色板紫外線，可見光和紅外波長
· 搜索本地或在線光譜數據庫進行簽名匹配
· 分析整個圖像，可選區域，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據
· 使用行業標準或其他光譜數據進行光譜標準化
· 導入第三方光譜數據
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(導入、導出)
· 根據需求添加新功能
· 可作為一個完整的應用程序或程序員的庫
展開 設計仿真 | MSC Nastran助力AEH公司光學系統的機械設計
在一個設計高光譜成像儀的項目中，AEH/Ivory被用于將系統的光學方案作為輸入數據文件導入到MSC Nastran中，通過系統跟蹤所有光學圖像，并報告MSC Nastran計算的探測器上最終圖像的靜態和動態運動。這種方法在早期給出了關于剛度是否足夠的有意義的數值，并且在整個開發過程中可以跟蹤這些值。
04
案例：高光譜成像儀
使用軟件工具，成像儀由九個光學元件和一個探測器組成。光學方案是描述光學元件表面的一組屬性參數：曲率半徑、光學介質的折射率、元件的厚度或元件之間的空氣空間、元件類型和特定數據，如折疊幾何的光柵常數和入射角等。AEH/Ivory將這些數據轉換為MSC Nastran的輸入數據文件，以確定探測器上的圖像運動。
在AEH/Ivory的輸入數據文件中，多點約束方程包含了圖像的影響方程。這些方程將圖像的運動與系統中所有光學元件的運動聯系起來。然后可以在MSC Nastran中確定基于影響方程的探測器處的圖像運動。
然后，將初始AEH/Ivory輸入數據文件導入Patran，以顯示光學元件和圖像之間的關系，以及如果任何元件移動，它將如何導致圖像移動。Patran中的這個初始MSC Nastran模型，添加了集中質量單元和梁單元以模擬支撐光學元件的結構件，用作測試模型的簡化結構。
圖 1 ：高光譜成像儀
項目第一天
根據項目方案中概念性的粗略CAD模型創建概念分析模型，添加梁單元以表示擬定的結構。在簡化模型的首次細化中，集中質量單元被透鏡的有限元網格模型、光學元件的實際質量和結構剛度所取代。隨著AEH/Ivory的影響方程驅動圖像運動，MSC Nastran中的分析已經準備開始。
展開 MSC Nastran助力AEH公司光學系統的機械設計
在一個設計高光譜成像儀的項目中，AEH/Ivory被用于將系統的光學方案作為輸入數據文件導入到MSC Nastran中，通過系統跟蹤所有光學圖像，并報告MSC Nastran計算的探測器上最終圖像的靜態和動態運動。這種方法在早期給出了關于剛度是否足夠的有意義的數值，并且在整個開發過程中可以跟蹤這些值。
案例：高光譜成像儀
使用軟件工具，成像儀由九個光學元件和一個探測器組成。光學方案是描述光學元件表面的一組屬性參數：曲率半徑、光學介質的折射率、元件的厚度或元件之間的空氣空間、元件類型和特定數據，如折疊幾何的光柵常數和入射角等。AEH/Ivory將這些數據轉換為MSC Nastran的輸入數據文件，以確定探測器上的圖像運動。
在AEH/Ivory的輸入數據文件中，多點約束方程包含了圖像的影響方程。這些方程將圖像的運動與系統中所有光學元件的運動聯系起來。然后可以在MSC Nastran中確定基于影響方程的探測器處的圖像運動。
然后，將初始AEH/Ivory輸入數據文件導入Patran，以顯示光學元件和圖像之間的關系，以及如果任何元件移動，它將如何導致圖像移動。Patran中的這個初始MSC Nastran模型，添加了集中質量單元和梁單元以模擬支撐光學元件的結構件，用作測試模型的簡化結構。
圖1：高光譜成像儀
項目第一天
根據項目方案中概念性的粗略CAD模型創建概念分析模型，添加梁單元以表示擬定的結構。在簡化模型的首次細化中，集中質量單元被透鏡的有限元網格模型、光學元件的實際質量和結構剛度所取代。
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在一個設計高光譜成像儀的項目中，AEH/Ivory被用于將系統的光學方案作為輸入數據文件導入到MSC Nastran中，通過系統跟蹤所有光學圖像，并報告MSC Nastran計算的探測器上最終圖像的靜態和動態運動。這種方法在早期給出了關于剛度是否足夠的有意義的數值，并且在整個開發過程中可以跟蹤這些值。
案例：高光譜成像儀
使用軟件工具，成像儀由九個光學元件和一個探測器組成。光學方案是描述光學元件表面的一組屬性參數：曲率半徑、光學介質的折射率、元件的厚度或元件之間的空氣空間、元件類型和特定數據，如折疊幾何的光柵常數和入射角等。AEH/Ivory將這些數據轉換為MSC Nastran的輸入數據文件，以確定探測器上的圖像運動。
在AEH/Ivory的輸入數據文件中，多點約束方程包含了圖像的影響方程。這些方程將圖像的運動與系統中所有光學元件的運動聯系起來。然后可以在MSC Nastran中確定基于影響方程的探測器處的圖像運動。
然后，將初始AEH/Ivory輸入數據文件導入Patran，以顯示光學元件和圖像之間的關系，以及如果任何元件移動，它將如何導致圖像移動。Patran中的這個初始MSC Nastran模型，添加了集中質量單元和梁單元以模擬支撐光學元件的結構件，用作測試模型的簡化結構。
圖1：高光譜成像儀
項目第一天
根據項目方案中概念性的粗略CAD模型創建概念分析模型，添加梁單元以表示擬定的結構。在簡化模型的首次細化中，集中質量單元被透鏡的有限元網格模型、光學元件的實際質量和結構剛度所取代。
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在一個設計高光譜成像儀的項目中，AEH/Ivory被用于將系統的光學方案作為輸入數據文件導入到MSC Nastran中，通過系統跟蹤所有光學圖像，并報告MSC Nastran計算的探測器上最終圖像的靜態和動態運動。這種方法在早期給出了關于剛度是否足夠的有意義的數值，并且在整個開發過程中可以跟蹤這些值。
04
案例：高光譜成像儀
使用軟件工具，成像儀由九個光學元件和一個探測器組成。光學方案是描述光學元件表面的一組屬性參數：曲率半徑、光學介質的折射率、元件的厚度或元件之間的空氣空間、元件類型和特定數據，如折疊幾何的光柵常數和入射角等。AEH/Ivory將這些數據轉換為MSC Nastran的輸入數據文件，以確定探測器上的圖像運動。
在AEH/Ivory的輸入數據文件中，多點約束方程包含了圖像的影響方程。這些方程將圖像的運動與系統中所有光學元件的運動聯系起來。然后可以在MSC Nastran中確定基于影響方程的探測器處的圖像運動。
然后，將初始AEH/Ivory輸入數據文件導入Patran，以顯示光學元件和圖像之間的關系，以及如果任何元件移動，它將如何導致圖像移動。Patran中的這個初始MSC Nastran模型，添加了集中質量單元和梁單元以模擬支撐光學元件的結構件，用作測試模型的簡化結構。
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多光譜成像+AI系統技術是如何來監測植被的？
人們讓無人機搭載高分辨率相機、熱紅外相機、多鏡頭相機等各種傳感器系統獲取數據，從而滿足航拍、巡檢、建模等行業的需求。
無人機多光譜成像+AI系統技術是植被分布、長勢、病害、估產等監測的有效手段。為植被監測提供了新的平臺，以其機動靈活、經濟高效、受大氣等環境條件影響小和光譜、空間、輻射分辨率高等優勢，在植被精細、智能監測方面具有巨大潛力，是當前和未來農業、林業、海洋等領域植被監測技術發展的重要方向。
多光譜成像+AI系統技術植被監測案例：
1
麗水云和縣植被監測分析
2
臺州玉環植被監測分析
農林業植被監測使用的無人機種類繁多，有無人直升機、固定翼無人機、多旋翼無人機等多種機型。蜂巢航宇選用的是自主研發設計的一款高性能HC-332H油電混合六旋翼無人機，具備全自主飛行能力，可搭載多光譜相機和GPS+光照度模塊等，為植被精細化巡檢平臺。
優勢如下：
1、油電混合具有4小時超長航時、可靠性高、平臺通用、抗風等級可達六級；
2、相對無人直升機，HC-332H無人機操作簡單、體積輕巧、攜帶方便、成本低；
3、HC-332H無人機可以根據需要調節飛行速度、懸停、定點拍照、實時傳輸視頻，飛行載重量大，可同時搭載多種傳感器；
4、HC-332H無人機飛行速度可控，飛行高度可調且可以低空飛行，同時不受起飛降落場地的限制；
多光譜相機
多光譜相機
專用相機模塊：基于窄波段濾光技術，準確獲取特定波段光譜圖像信息。
展開 FRED應用：TMT MOBIE成像光譜儀的概念設計階段雜散光分析
緒論
寬視場光學光譜儀(MOBIE)是視覺受限的光學光譜儀，它是為第一代Thirty Meter
Telescope (TMT)儀器而設計的。目前MOBIE儀器處于概念設計階段。本文記錄了成像模塊配置中雜散光分析的進展。在項目的這一階段雜散光分析的目標是提供預期的雜散光背景的基線評估。為此，我們完成了四個量的雜散光計算：
? 關鍵物體的識別
? 預估雜散光背景
? 離軸抑制特性
? 鬼像的形成
分析基于一個完整的系統模型（盡管簡化過）的端到端光線追跡，包括帽型圓頂、望遠鏡光學器件、支撐結構、MOBIE儀器光學器件和外殼。
圖1.完整的TMT-MOBIE雜散光分析模型
TMT-MOBIE幾何模型
端到端系統模型如圖2所示（隱藏了圓頂壁）。MOBIE儀器的成像模塊配置如圖3所示。一對大氣色散校正（ADC）棱鏡剛好位于視場光闌孔徑的前面。視場光闌是一個彎曲的掩膜，與TMT焦面的曲率相匹配，且傳輸5.4±2.1弧分×±4.8弧分的矩形視場。視場光闌是儀器內部主要的雜散光控制機構。反射瞄準儀（MC-1）沿著視場光闌。二色分束鏡透射和反射光線到紅色和藍色鏡頭部件中。隨后折疊到折射式照相機裝置中。
圖2.圓頂內部 簡化的模型只包含可能被MOBIE儀器看到的元件
圖3.MOBIE儀器模型
表面屬性指定
反射鏡表面具有一層鋁涂層，平均反射率在90%。透鏡表面具有一個理想的抗反射涂層，在每個面上反射1%的入射通量。
展開 高光譜與多光譜技術：核心區別與應用選擇
important;">高光譜與多光譜各具特點，選擇時應綜合考慮具體需求、預算、技術能力與實時性要求。大面積快速監測宜用多光譜；精細識別與高精度分析則優先考慮高光譜。</p>
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展開 超薄成像新趨勢 | OAS 助力輕量化，高分辨率成像
輕量化浪潮下的技術風口
在 AR/VR、車載成像、消費電子等領域對 “輕、薄、高清” 的極致需求驅動下，超表面成像技術正從實驗室走向產業化，成為顛覆傳統光學的核心路徑。但超表面設計 “跨尺度難、算力成本高、設計閉環斷裂” 等痛點，嚴重制約技術落地。
超表面是由亞波長（小于工作波長）微納結構單元周期性 / 非周期性排布的二維人工光學器件，厚度僅為傳統透鏡的 1/100 甚至更薄，可精準調控光的相位、振幅、偏振等特性，徹底打破傳統光學 “曲面、厚重、多片疊加” 的固有形態。當前，超表面成像技術已成為全球光學領域的研發熱點與產業焦點。
01/超表面成像發展態勢
? 應用場景全面拓展
1.消費電子領域，旗艦手機、折疊屏設備迫切需要超薄攝像頭模組，超表面透鏡可替代傳統 3-5 片玻璃透鏡，將鏡頭厚度壓縮至 1mm 以內，同時降低功耗與成本；
2.AR/VR 領域，超表面鏡片能實現輕量化（單鏡片重量 < 0.1g）、大視場與高成像質量，解決當前設備厚重、邊緣色差明顯的痛點；
3.車載與安防領域，超表面成像系統可在惡劣環境下實現高分辨率成像，且具備小型化、高可靠性優勢，契合自動駕駛、智能安防的長期需求。
02/超表面設計中的常見缺陷
超表面設計是 “宏觀光學系統性能” 與 “微觀納米結構響應” 深度耦合的跨尺度問題，需同時兼顧幾何光學的系統級分析與波動光學的微納場分布計算。傳統光學軟件與設計方法存在天然短板，難以適配超表面的設計需求。
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