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光譜、多光譜和高光譜之間的區(qū)別介紹
閱讀：3686 發(fā)布時(shí)間：2021-9-9
光譜分析作為自然科學(xué)分析的重要手段，光譜技術(shù)常常用來檢測物體的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等指標(biāo)。
傳統(tǒng)光譜分析，都是通過待測物自發(fā)光或者與光源的相互作用而進(jìn)行分析的物體的，從空間維度上看，傳統(tǒng)光譜分析大多是針對一個(gè)單點(diǎn)位置。而圖像光譜測量則是結(jié)合了光譜技術(shù)和成像技術(shù)，將光譜分辨能力和圖形分辨能力相結(jié)合，造就了空間維度上的面光譜分析，也就是現(xiàn)在的多光譜成像和高光譜成像技術(shù)。
光譜、多光譜和高光譜之間的區(qū)別？
光譜（Spectrum）：是復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)（如棱鏡、光柵）分光后，被色散分離成的單色光，通過成像系統(tǒng)，投射在探測器上成為按波長（或頻率）大小依次排列的圖案，既稱為光學(xué)頻譜。
海洋光學(xué)的光譜儀正是基于這樣的原理設(shè)計(jì)制造的。
光波根據(jù)波長不同，又有不同的稱謂：波長處于380和780nm之間的光波稱為可見光，短于380nm的稱之為紫外光；而長于780nm的則為紅外光（紅外光又分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外等等）。
多光譜技術(shù)（Multispectral）：是指能同時(shí)獲取多個(gè)光學(xué)頻譜波段（通常大于等于3個(gè)），并在可見光的基礎(chǔ)上向紅外光和紫外光兩個(gè)方向擴(kuò)展的光譜探測技術(shù)。常見實(shí)現(xiàn)方法是通過各種濾光片或分光器與多種感光膠片的組合，使其在同一時(shí)刻分別接收同一目標(biāo)在不同窄光譜波段范圍內(nèi)輻射或反射的光信號，得到目標(biāo)在幾張不同光譜帶的照片。
身邊最常見的多光譜照片是彩色相機(jī)拍攝的照片，如下圖，從頻譜上看，其包含了紅色（1），綠色（2）和藍(lán)色（3）三個(gè)光學(xué)頻譜波段的信息。如果在相機(jī)或者探測器上，增加更多的頻帶如頻帶（4）和（5），就可以獲得一個(gè)含多個(gè)頻帶的多光譜照片了。
多光譜技術(shù)結(jié)合成像硬件，即可圖像形式呈現(xiàn)多光譜信息。
當(dāng)然也可以僅使用探測器進(jìn)行單個(gè)空間點(diǎn)位的光譜信息獲取。海洋光學(xué)旗下品牌Pixelteq以*的芯片濾光技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在9*9cm的芯片上獲取8個(gè)通道的光譜信息，特別適用于空間和成本要求*的應(yīng)用場合。
高光譜成像（Hypespectral）：是一種可以捕獲和分析一片空間區(qū)域內(nèi)逐點(diǎn)上光譜的精細(xì)技術(shù)，由于可以檢測到單個(gè)對象不同空間位置上的*光譜“特征”因此可以檢測到在視覺上無法區(qū)分的物質(zhì)。
物體與光源的光相互作用并被非成像光譜分析設(shè)備（比如光譜儀）接收后，設(shè)備可以精確地反應(yīng)出接收到的光信號在光譜頻帶上分布的強(qiáng)度差異也就是光譜信息。
而使用高光譜設(shè)備時(shí)，從成像特性角度看，可以了解到樣品各個(gè)位置的光譜信息，從光譜特性角度看，可以了解在特定光譜帶內(nèi)的信號位置分布，也就是說，高光譜設(shè)備可以獲取更加豐富的細(xì)節(jié)信息。
例如：人眼只能接收三個(gè)光譜頻段中物體的光能量信號：紅色，綠色和藍(lán)色。也就是我們常稱的發(fā)光三原色，但是事實(shí)上我們能夠看到由這三種顏色的組合產(chǎn)生的橙色，紫色，青綠色等等的更細(xì)微的色彩。但是，我們并不不能區(qū)分純黃色和紅綠二色的混合色的差異，這也稱之為“同色異譜”。但是高光譜成像卻可以輕松分辨其中的區(qū)別。
高光譜成像主要用于測量光與物質(zhì)相互作用后的反射光，因此也是一種表面測量技術(shù)。Headwall的Hyperspec®HSI屬于線掃描設(shè)備，可通過稱為儀器狹縫的狹長入光口觀察場景。狹縫一次捕獲一行場景，并通過傳感器獲取對應(yīng)一行場景中每個(gè)點(diǎn)的光譜信息。通過將儀器狹縫瞄準(zhǔn)到感興趣的區(qū)域，或?qū)⒁苿?dòng)物體掃過儀器的前面（例如，裝有產(chǎn)品的傳送帶），進(jìn)而可以對整個(gè)場景進(jìn)行成像，并獲取整個(gè)場景內(nèi)逐個(gè)點(diǎn)的光譜信息。