什么是高光谱成像？(hyperspectral imaging?)

高光谱成像是一种将彩色三维图像添加到包含目标光谱数据的反射图像中的技术。它可用于矿床或农场的地形分析、军事监视、医疗组织分析和考古测绘等应用。高光谱成像从野外、实验室甚至太空的成像传感器中提供了丰富的光和成分数据。...

Spectral imaging is used to measure wavelengths of the electromagnetic spectrum.

高光谱成像是一种将彩色三维图像添加到包含目标光谱数据的反射图像中的技术。它可用于矿床或农场的地形分析、军事监视、医疗组织分析和考古测绘等应用。高光谱成像从野外、实验室甚至太空的成像传感器中提供了丰富的光和成分数据。

光谱成像分析反射光谱或光波长数据。它可能使用反射镜、棱镜、透镜和光传感器等技术，就像数码相机内部的组件和电荷耦合器件（CCD）芯片一样。光谱成像与远程成像技术相结合，用于测量目标材料散射的电磁光谱波长。被称为分光计和分光辐射计的设备记录了从目标反射的光的能量波长的变化，并允许观察者确定材料或景观的成分组成。。

高光谱成像利用现代计算能力将来自多幅图像的数据进行组合，并将光谱数据的第三维直接添加到图像中。该数据集被堆叠成一个“高光谱立方体”，就像一堆快照，其中每个像素都包含其光谱数据。多光谱成像结合了数十个或数百个电磁（EM）波段的数据，但高光谱立方体可以处理数千个波段的数据。

多光谱成像通常利用来自多个传感器的数据，而高光谱数据通常作为一组连续波段从单个传感器收集。数据越多，情况就越清楚。图片越清晰，就越容易确定主体是由什么物质构成的。

高光谱成像的一些应用包括化学分析、荧光显微镜、热成像、考古发现和法医调查。医学高光谱成像提取空间区域的视觉波长，并将切片合成“地形图”，为各种诊断或研究目的的组织特性的清晰医学分析做好准备。这种成像技术可以捕获比可见光更多的电磁波段，包括红外和紫外波长，因此它可以增强肉眼可能看不见的信息。所有材料都含有光谱特征，可以为许多领域的大量应用提供重要线索。。

例如，通过了解土壤化学成分和植物生长的差异，法医调查人员能够查明其他未知的墓地。这是因为分解将植物生长的反射光谱与其周围环境区分开来。简言之，通过分解受精的植物所含的额外叶绿素使它们在高光谱数据中比肉眼更为明显。

遥感和数字成像正在不断地寻找新的应用。美国国家航空航天局（NASA）等组织越来越多地向研究人员和平民提供了专门的材料光谱数据库。这项技术的新应用在许多行业不断发展。农业用途可能包括确定植物品种、水分和营养条件以及早期发现疾病。随着这项技术越来越为公众所接受，预计新的应用将不断发展，以获得比单点光谱学相对有限的分析能力更大的优势。。

热成像技术长期以来被用于军事或空中监视。因此，为了掩盖地面部队从空中发出的热信号，已经开发出了专门设计来阻止这项技术的特殊技术。高光谱成像可能会因其大量的光谱波段测量而击败这些对抗措施，从而提供能够挖掘目标光谱“指纹”的精确分析。

每个像素的信息都会收集到整个光谱，因此观察者无需事先了解材料即可进行分析。计算机处理可以包括样品完整分析的所有可用数据。这需要专用的计算资源，包括昂贵的敏感设备和大容量的数据存储。高光谱多维数据集表示多维数据集，每个多维数据集需要数百兆字节的处理。