Ano ang isang hyperspectral na sensor ng imahe at paano ito gumagana?

  • Kinukuha ng mga hyperspectral sensor ang daan-daang magkakadikit na spectral band upang makakuha ng mga natatanging materyal na lagda.
  • Pinapayagan nila ang tumpak, hindi mapanira, at walang contact na pagsusuri, perpekto para sa agrikultura, industriya, o gamot.
  • Ang kanilang mataas na spectral resolution ay higit na gumaganap sa mga multispectral sensor, bagama't nangangailangan sila ng higit pang pagproseso.
  • Ang teknolohiya ay mabilis na lumalawak salamat sa mga pagsulong sa miniaturization at mga bagong pang-industriya na aplikasyon.

hyperspectral na sensor ng imahe

Ang teknolohiya ng hyperspectral imaging sensor ay nagkakaroon ng pagtaas ng katanyagan sa mga sektor tulad ng agrikultura, industriya, gamot, at seguridad, salamat sa kakayahang makakita ng higit sa nakikita. Kahit na ang pangalan nito ay maaaring mukhang kumplikado, ang operasyon nito ay batay sa mga optical na prinsipyo na nagpapahintulot sa mga materyales at sangkap na makilala sa pamamagitan ng kanilang mga parang multo na katangian.

Sa artikulong ito, susuriin natin kung ano ang eksaktong isang hyperspectral na sensor ng imahe, kung paano ito naiiba sa iba pang mga uri ng mga sensor tulad ng mga multispectral sensor, ang kanilang mga teknikal na katangian, at ang kanilang mga pangunahing aplikasyon. Tuklasin din namin ang mga pakinabang na inaalok ng teknolohiyang ito at ang mga kasalukuyang hamon nito.

Ano ang isang hyperspectral na sensor ng imahe?

Un hyperspectral sensor Ito ay isang device na may kakayahang kumuha ng mga larawang naglalaman ng detalyadong impormasyon mula sa daan-daang spectral band na patuloy, karaniwang nasa hanay ng electromagnetic spectrum na nagmumula sa ultraviolet (350 nm) hanggang sa malapit at mid-infrared (hanggang 2500 nm).

Ang pinagkaiba ng teknolohiyang ito ay iyon Ang bawat pixel sa nabuong imahe ay naglalaman ng kumpletong spectrum, na nagbibigay-daan sa mga materyal na makilala sa pamamagitan ng kanilang natatanging "spectral signature." Ang mga spectral na lagda na ito ay sumasalamin sa pisikal at kemikal na mga katangian ng bagay na inoobserbahan, na ginagawang tumpak at hindi mapanirang tool ang hyperspectral sensor para sa detalyadong pagkilala at pagsubaybay ng mga materyales, tela, o mga bagay.

Paano gumagana ang hyperspectral imaging?

hyperspectral na sensor ng imahe

La hyperspectral imaging Kabilang dito ang pagkuha at pagproseso ng impormasyon mula sa electromagnetic spectrum na sinasalamin o ibinubuga ng mga bagay. Hinahati ng sensor ang spectrum na ito sa maraming napakakitid na magkadikit na banda, na bumubuo ng isang three-dimensional na imahe na kilala rin bilang hyperspectral cube, na may dalawang spatial na dimensyon at isang parang multo na dimensyon.

Ang "cube" na ito ay nagbibigay-daan sa pagsusuri ng light intensity sa iba't ibang wavelength para sa bawat pixel sa larawan. Nagreresulta ito sa isang natatanging spectral na profile para sa bawat naobserbahang punto, na nagbibigay ng napakalaking kapangyarihan sa diskriminasyon sa pagitan ng mga materyales na maaaring mukhang magkapareho sa mata.

Ang isang malinaw na aplikasyon ay maaaring tuklasin ang bulok na bahagi ng prutas nang hindi kailangang putulin ito, dahil ang mga parang multo na katangian ng malusog at nasira na tissue ay iba kahit na hindi ito nakikita.

Paano ito naiiba sa mga multispectral sensor?

Kinukuha din ng mga multispectral sensor ang spectral na impormasyon ngunit ginagawa ito sa limitadong bilang ng mga banda, karaniwan 5 ng 10, na hindi kinakailangang magkadikit. Karaniwang kasama sa mga banda na ito ang mga nakikitang banda (pula, berde, at asul) at ilang malapit-infrared na banda.

Ang mga hyperspectral sensor, sa kabilang banda, ay nagtatala daan-daang napakakitid at magkadikit na banda, na nagbibigay ng a mas mataas na spectral resolution. Dahil dito, mas tumpak na matukoy ng mga hyperspectral sensor ang mga kemikal na komposisyon o tukuyin ang mga materyales na may halos katulad na mga katangian, isang bagay na hindi posible sa mga multispectral sensor.

Mga kalamangan at teknikal na katangian ng teknolohiya ng hyperspectral

Nag-aalok ang mga hyperspectral system ng ilang teknikal na benepisyo na ginagawang kakaiba ang mga ito para sa mga advanced na application:

  • Pagsusukat na walang contact: Dahil ito ay mga camera, ang impormasyon ay maaaring makuha nang hindi kinakailangang hawakan ang bagay.
  • Di-mapanirang paraan: ang bagay ay hindi nababago o nasira kapag pinag-aaralan.
  • Mataas na pagtitiyak: nagbibigay-daan upang makilala kahit na kaunting mga pagkakaiba-iba sa pagitan ng halos magkatulad na mga materyales, salamat sa mataas na spectral resolution nito.
  • Posibilidad ng real-time na pagsukat: May mga solusyon na nagbibigay-daan sa iyong kumuha at magsuri ng mga larawan kaagad, kahit na sa mga pang-industriyang kapaligiran.
  • Versatility sa mga kondisyon ng pag-iilaw: Maaari silang i-configure upang gumana sa iba't ibang uri ng pag-iilaw, tulad ng infrared o kontroladong ilaw.

Bilang ang mga teknolohiyang ginamitMayroong ilang mga alternatibo. Gumagamit ang ilang camera ng mga Fabry-Perot na uri ng interferometric na mga filter na direktang inilapat sa mga sensor, na nagbibigay-daan sa system na gawing miniaturize, binabawasan ang mga gastos, at ginagawa itong mas portable. Ang iba ay gumagamit ng mga pamamaraan sa pag-scan tulad ng “tulak-walis”, na binubuo ng pagkuha ng isang linya ng bagay sa bawat sandali, paglipat ng sensor upang mabuo ang kumpletong imahe.

Spectral at spatial na resolusyon

Ang isa sa mga pinaka-makapangyarihang tampok ng hyperspectral sensor ay ang kanilang mataas parang multo na resolusyon, na nagbibigay-daan sa pagkakaiba sa pagitan ng mga wavelength na may napakakaunting paghihiwalay, kahit na 10 hanggang 20 nmIsinasalin ito sa isang mas malaking kapasidad para sa pagkilala ng mga parang multo na lagda.

Gayunpaman, ang kalamangan na ito ay madalas na sinamahan ng a mas mababang spatial resolution, dahil ang dami ng data na kailangang makuha ng sensor ay tumataas sa pagdaragdag ng napakaraming spectral na banda. Sa kabaligtaran, ang mga multispectral sensor ay karaniwang may mas kaunting mga banda ngunit kinukuha ang mga ito nang may mas malaking spatial na resolution.

Sukat, pagproseso ng data at pagiging kumplikado

Ang dami ng impormasyong nabuo ng hyperspectral na mga imahe ay napakalaki. Ito ay tatlong-dimensional na data na nangangailangan ng a kumplikadong pagproseso ng computational at espesyal na software. Ang pagsusuring ito ay kadalasang kinabibilangan ng mga pamamaraan ng chemometrics o machine learning algorithm para matukoy ang mga pattern sa spectral signature.

Samakatuwid, ang isa sa mga kasalukuyang hamon ng teknolohiyang ito ay ang mahusay na imbakan at mabilis na pagsusuri ng dataSa kabutihang palad, parami nang parami ang umuusbong na mga solusyon na ginagawang mas madaling gamitin ang mga tool na ito, kahit na sa mga setting ng industriya o field.

Kailan gagamit ng mga hyperspectral sensor kumpara sa mga multispectral?

Ang pagpili sa pagitan ng mga teknolohiyang ito ay nakasalalay sa panghuling layunin. mga multispectral na sensor sila ay karaniwang mas mura, mas mabilis na ipatupad at hindi gaanong kumplikado, na ginagawang perpekto ang mga ito para sa mga gawain kung saan hindi kinakailangan ang matinding spectral na detalye.

Gayunpaman, kung kinakailangan ng pagsusuri mataas na katumpakan at pinong pagkakaiba sa pagitan ng mga materyales, gaya ng kaso sa biomedicine, quality control o mineralogical identification, kung gayon ang hyperspectral sensor ay malinaw na mas angkop.

Sa maraming mga kaso, ang parehong mga teknolohiya ay maaaring pagsamahin upang samantalahin ang kani-kanilang mga pakinabang.

Karamihan sa mga kilalang aplikasyon ng hyperspectral imaging

Ang mga hyperspectral sensor ay may lumalaking listahan ng mga application, kabilang ang:

  • Agrikultura at pananim: pagtatasa ng kalusugan ng halaman, pagtukoy ng sakit o stress sa tubig, pagsusuri sa nutrisyon, at pagmamapa ng species.
  • Industriya ng pagkain: non-invasive quality control, foreign body detection, nutritional analysis at automated classification.
  • Medisina at biosciences: pagsusuri ng tissue, di-mapanghimasok na pagsusuri, pagtuklas ng mga sugat o mga abnormalidad ng cellular.
  • Pagmimina at heolohiya: tumpak na pagkilala sa mineral, pagmamapa ng deposito, at pagsusuri ng lupa.
  • Kontrol sa kapaligiran: pagtuklas ng mga pollutant sa tubig at hangin, pagsubaybay sa wetlands o sunog.
  • Seguridad at pagtatanggol: pagtuklas ng mga nakatagong bagay, kemikal na sangkap o advanced na pagsubaybay.
  • Arkeolohiya at sining: pagtatasa ng pigment, pag-iingat ng mga gawa at pagtuklas ng mga pamemeke.
  • Industriya ng parmasyutiko: kontrol sa proseso at pagpapatunay ng produkto.

Mga tampok na teknolohiya sa merkado

Mayroong iba't ibang mga teknolohiya at tatak na nakabuo ng mga partikular na solusyon para sa iba't ibang mga aplikasyon. Halimbawa:

  • Nireos HERA: Gumagamit ito ng Fourier transform (FT) spectroscopy, na nagbibigay ng mataas na spectral na katumpakan at mahusay na katatagan, kahit na sa vibrating industrial na kapaligiran.
  • HAIP-Black: Umaasa ito sa teknolohiyang "push-broom" na may mga adaptasyon para sa mga static na kapaligiran at portable system, gaya ng mga handheld camera o mga system na naka-embed sa mga drone.
  • SILIOS: Espesyalista sa mga snapshot-type na multispectral na camera na nagbibigay-daan sa maraming banda na ma-capture nang sabay-sabay salamat sa mga pixelated na filter sa CMOS o InGaAs sensor.

Salamat sa mga pagsulong na ito, ang teknolohiyang ito ay nagiging mas nababaluktot, madaling ibagay, at naa-access sa maraming sektor.

Ang paggamit ng mga hyperspectral sensor sa iba't ibang larangan ay kumakatawan sa isang pagkakataon para sa inobasyon na nagbibigay-daan para sa mas tumpak at malalim na pagkolekta ng data, na nagpapadali sa mas mahusay na kaalaman at na-optimize na mga desisyon para sa bawat sektor.

Kaugnay na artikulo:
Gumagamit ang Colombia ng mga drone upang maalis ang mga mina ng antipersonnel

Simulan ang usapan

Iwanan ang iyong puna

Ang iyong email address ay hindi nai-publish. Mga kinakailangang patlang ay minarkahan ng *

*

*

  1. Responsable para sa data: Miguel Ángel Gatón
  2. Layunin ng data: Kontrolin ang SPAM, pamamahala ng komento.
  3. Legitimation: Ang iyong pahintulot
  4. Komunikasyon ng data: Ang data ay hindi maiparating sa mga third party maliban sa ligal na obligasyon.
  5. Imbakan ng data: Ang database na naka-host ng Occentus Networks (EU)
  6. Mga Karapatan: Sa anumang oras maaari mong limitahan, mabawi at tanggalin ang iyong impormasyon.