成像领域新利器——认识高光谱相机

来讲高光谱相机前我们先要知道较为熟悉的光谱设备、相机2类设备， 有助于帮助我们理解什么是高光谱相机。
光谱设备就是可获得不同波长范围的辐射功率设备， 设备一般有3种形态
1.1.1光谱仪
光谱仪可以直接通过下图2号接口连接光纤+积分球/余弦矫正器/受光器等形式， 入射光源的光谱， 一次可以采集一个点状态的测一个位置点的光谱信息。
1.1.2分光辐射亮度计
以分光辐射亮度计CS2000为例， 可以一次测试一点发光点的光谱信息， 可以得到可见光波段380-780nm下的光谱信息。
1.1.3分光辐射照度计
以分光辐射照度计CL-500A为例， 可以一次测一个位置点的光谱信息， 可以得到可见光波段380-780nm下的光谱信息。
1.2 相机
相机又分为2类， 工业相机和成像亮度计
1.2.1成像亮度计
以成像亮度计I系列为例， 相比工业CCD多了3-4个滤色的片子， 符合CIE三色刺激曲线， 模拟光线进入人眼的光学效果。并且和工业CCD较大的差别在于获取到的数据为画面每个像素的人眼三刺激值X、Y、Z， 基于三刺激值可以计算获得亮度、色坐标等符合人眼观察指标数据。
1.2.2工业相机
工业相机有三种类型
1）单CCD彩色相机
相比单色相机多了一个拜耳滤镜， 通过该滤镜可以实现不同像素呈现红绿蓝中的响应数据， 可以由4个像素作为一个新的单元， 从而合并的单元作为一个新的像素并同时有RGB三种分量灰度信息， 这样也可以获得每个单元的灰度值形成一张彩色画面。
2）单色相机
可以读取画面中的每个像素的电子响应值， 又称为灰度值， 可以得到的是一张黑白画面。
3）3CCD彩色相机

相比单色相机组件多了分光棱镜和2个CCD， 可以读取3张画面中的每个像素的灰度值， 将3张灰度画面叠加在一起就可以得到一张彩色画面。

1.3高光谱相机
由于成像技术的进步， 我们可以获得除可见光谱之外波长的信息并对其进行理解。因此， 高光谱成像是同时获取空间及其在图像空间中的相应光谱信息并将其组合。它类似于RGB彩色图像， 但它有更多的通道。为了便于理解， 假设我们有一个n波段高光谱图像：它只是n个灰度图像(每个波段根据其波长值捕获不同的光强度数据)， 在连续的波长范围内彼此堆叠- 为我们提供了一个维度为n行*m列*n波段的图像。
因此， 高光谱相机就是即具备了光谱设备可以获得不同波长下的光谱， 同时又具备了对整个画面成像的能力。
目前市面上有四种原理的高光谱相机：点扫描， 线扫描， 光谱扫描和快照。
1）快照
就是一次获得一个立体的高光谱图像。目前应用比较多的是通过多通道的滤光片来实现。成像快， 但是光谱分辨率低。
2）线扫描
就是一次获得一条线上的光谱数据， 成像设备是个光谱仪和灰度相机。由于光谱分辨率高， 成像比较快， 目前应用较多。
3）点扫描
就是一次获得一个点的光谱数据， 成像设备是个分光仪。可以用在卫星上， 需要两个方向的自由度。
4）光谱扫描
就是一次获得一个波段的图像， 成像设备是个可调的滤光片和灰度相机。
高光谱相机主要有哪些应用领域?
（1）农业和植被
（2）食品
（3）垃圾回收
（4）地质研究
（5）环境监测
（6）医疗医药
（7）色彩测量
（8）国防安全
（9）航空领域
（10）汽车领域