全新ldquoHerardquo
Hera是一款基于傅里叶变换专利技术的新型高光谱相机。该设备可用于多种应用领域当中,从文化遗产到生物学,从材料分类和食品检查甚至到遥感和植被研究。Hera光学系统的超强数据吞吐率,使其即使工作在最低光信号的情况下,也能确保高质量的数据输出,使该相机非常适用于荧光高光谱成像。 高光谱成像(HSI)是一种基于光谱学的新颖分析技术,旨在测量来自感兴趣场景每个点的光谱。虽然人眼只有三种颜色的接收器,分别用于蓝,绿和红光的识别,但是高光谱成像会根据场景中每个像素坐标(x,y)处的波长λ来测量光的连续光谱,该连续光谱是波长λ的函数。高光谱成像不仅适用于可见光范围内,而且在红外范围内也具有出色的光谱分辨率。这里收集的数据形成所谓的高光谱图像:三维数据立方体,即x,y和λ的函数。这些数据包含着大量的信息,因此,人们开发了许多数值方法和算法,以提取与成像对象理化性质相关的定量参数,并将其聚类成不同的成分,用于复杂场景的分析。也正是因为这个原因,高光谱成像HSI作为一项非常强大的技术,已广泛应用于遥感、医学和生物成像、农业、海岸和地质勘探、安全和安保、军事应用、考古学和保护科学等领域的基础和应用研究当中。 高光谱成像方法 高光谱成像已经通过多种方法进行实现。比较简单的方法一般包含快照式高光谱成像系统(snapshotHSI)和基于光谱特性的高光谱成像系统(spectralHSI)。snapshotHSI高光谱成像系统在探测器表面采用一个带通滤波器矩阵实现光谱的识别,spectralHSI高光谱成像系统在单色成像相机前面使用一个可调谐的光谱滤波器来实现光谱的识别。这些方法都相当简单且直接,但缺点是获得的频带数目是有限且离散分布的。为了测量到连续光谱,另一种常见的方法是空间扫描高光谱成像系统,它结合了色散光谱仪和光栅扫描方法,可以采用点扫描(whisk-broom)或线扫描(push-broom)模式。该技术广泛应用于工业质量控制监控过程中。然而,该技术的主要局限性在于光谱仪入口狭缝造成的高损耗,这将导致较长的采集时间。测量连续光谱的另一种高光谱成像方法结合了单色成像传感器与干涉仪的技术优势。在这种称为傅里叶变换(FT)光谱的方法中,感兴趣的光被分成两个共轭延迟的复制光,它们的干涉图由检测器根据其相对延迟进行测量。由此所得干涉图的傅里叶变换产生光的连续强度光谱。与离散技术相比,傅里叶变换(FT)方法具有如下突出且众所周知的优势: ?同时测量所有波长,从而增加了到达传感器的光子数量,并在以读出噪声为主的方案中提高了信噪比(multiplex或者Fellgett优势) ?因为没有狭缝,因此拥有更高的数据吞吐量(Jacquinot或者étendue优势) ?波长精度高,得益于用激光光束校准的设备(Connes优势) ?可变光谱分辨率,可通过软件改变干涉仪的最大扫描延迟进行随意调整,而不影响设备的数据吞吐量 ?空间分辨率可以独立于光谱分辨率进行调整 #要提供高质量的光谱信息,傅里叶变换(FT)成像系统必须满足下面两个基本条件: ?产生的两个光副本的相对延迟必须控制在光周期的一小部分内(1/或更好) ?在给定像素处形成干涉图的光束必须保持高度的相干性 基于傅里叶变换的成像系统,大多采用静态或时间方法来实现。在静态方案中,干涉仪没有运动部件,并且沿着图像的一个维度形成空间干涉图。该采集是通过移动相对于相机的被测对象来实现的,这种方法特别适合于生产线,被测量的对象在传送带上移动,或用于机载遥感。在时间方法中,干涉仪内部有一个移动元件,该移动元件被扫描以改变复制副本的延迟,因此不需要待测物体和相机之间的相对运动。该方法更适合于静止物体的成像,因此在生物学或文化遗产研究等应用领域中得到了广泛的应用。傅里叶变换高光谱成像系统(FT-HSI)已经基于Michelson或Mach-Zehnder干涉仪的原理构建而成。但是,由于它们对振动敏感,因此如果没有主动的稳定或跟踪功能,就很难获得所需的干涉测量稳定性。另外,液晶单元已经被用来在正交极化之间引入电压控制的延迟。近年来,双折射干涉仪因其紧凑性和共径特性而对振动不敏感而引起了人们的特别 |
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