อะไรคือความแตกต่างระหว่างสเปกตรัม, multispectral และ hyperspectral

August 23, 2024

สเปกตรัม, multispectral, hyperspectral, ไม่สามารถบอกความแตกต่างได้?

การวิเคราะห์สเปกตรัมเป็นวิธีการที่สำคัญของการวิเคราะห์วิทยาศาสตร์ธรรมชาติเทคโนโลยีสเปกตรัมมักใช้ในการตรวจจับโครงสร้างทางกายภาพของวัตถุองค์ประกอบทางเคมีและตัวชี้วัดอื่น ๆ ในทางกลับกันภาพของภาพรวมเทคโนโลยีสเปกตรัมและเทคโนโลยีการถ่ายภาพรวมความสามารถในการแก้ปัญหาความละเอียดสเปกตรัมและความสามารถในการแก้ปัญหากราฟิกทำให้เกิดการวิเคราะห์สเปกตรัมในมิติเชิงพื้นที่

ความแตกต่างระหว่างสเปกตรัม, multispectral และ hyperspectral คืออะไร?

สเปกตรัม

Spectrum เป็นแสงโมโนโครมที่คั่นด้วยการกระจายตัวหลังจากระบบการกระจาย (เช่นปริซึม, ความไม่พอใจ) ผ่านระบบการถ่ายภาพที่ฉายบนเครื่องตรวจจับให้กลายเป็นความยาวคลื่น (หรือความถี่) ของการจัดเรียงตามลำดับของรูปแบบซึ่งเป็นที่รู้จักกัน สเปกตรัมออปติคอล Ocean Optics Spectrometer ขึ้นอยู่กับหลักการออกแบบและการผลิตนี้

คลื่นแสงตามความยาวคลื่นที่แตกต่างกันมีชื่อที่แตกต่างกัน: ความยาวคลื่นใน 380 และ 780nm ระหว่างคลื่นแสงที่รู้จักกันในชื่อแสงที่มองเห็นได้สั้นกว่า 380nm ที่เรียกว่าแสงอัลตราไวโอเลต; และนานกว่า 780nm สำหรับแสงอินฟราเรด (แสงอินฟราเรดก็ถูกแบ่งออกเป็นอินฟราเรดใกล้อินฟราเรดกลางอินฟราเรดอินฟราเรดไกลออกไป ฯลฯ )

เป็นมัลติ

เทคโนโลยี Multispectral หมายถึงการได้มาพร้อมกันของแถบสเปกตรัมออปติคัลหลายแถบ (มักจะมากกว่าหรือเท่ากับ 3) และในแสงที่มองเห็นได้บนพื้นฐานของแสงอินฟราเรดและแสงอัลตราไวโอเลตเพื่อขยายทิศทางของเทคโนโลยีการตรวจจับสเปกตรัม วิธีการรับรู้ทั่วไปคือผ่านตัวกรองหรือตัวแยกลำแสงที่หลากหลายและความหลากหลายของการรวมกันของฟิล์มภาพถ่ายดังนั้นในเวลาเดียวกันตามลำดับเพื่อรับเป้าหมายเดียวกันในช่วงของแถบสเปกตรัมแคบ ๆ ที่แตกต่างกันของสัญญาณแสงที่แผ่ออกมาหรือสะท้อน เพื่อให้ได้เป้าหมายในแถบสเปกตรัมที่แตกต่างกันของภาพถ่าย ภาพถ่ายหลายภาพที่พบมากที่สุดคือภาพที่ถ่ายด้วยกล้องสีดังที่แสดงด้านล่างซึ่งมีข้อมูลในแถบสเปกตรัมแสงสามแถบสีแดง (1), สีเขียว (2) และสีน้ำเงิน (3) จากมุมมองสเปกตรัม หากมีการเพิ่มแถบเพิ่มเติมลงในกล้องหรือเครื่องตรวจจับเช่นแถบ (4) และ (5) ภาพถ่ายหลายภาพที่มีหลายแถบสามารถรับได้

เทคโนโลยีหลายสเปกตรัมรวมกับฮาร์ดแวร์การถ่ายภาพช่วยให้ข้อมูลหลายสเปกตรัมสามารถนำเสนอในรูปแบบภาพ

แน่นอนว่ามันเป็นไปได้ที่จะใช้เฉพาะเครื่องตรวจจับเพื่อรับข้อมูลสเปกตรัมของจุดเชิงพื้นที่เดียว Pixelteq แบรนด์ Ocean Optics ที่มีเทคโนโลยีการกรองชิปที่เป็นเอกลักษณ์สามารถตระหนักถึงการได้มา 8 ช่องทางของข้อมูลสเปกตรัมบนชิป 9*9 ซม. ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการพื้นที่และต้นทุนสูงมาก

เกี่ยวกับความผิดปกติ

Hypespectral เป็นเทคโนโลยีที่ดีที่สามารถจับและวิเคราะห์จุดสเปกตรัมทีละจุดในพื้นที่เชิงพื้นที่เนื่องจาก "คุณสมบัติ" สเปกตรัมที่ไม่ซ้ำกันซึ่งสามารถตรวจพบได้ในตำแหน่งเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกันของวัตถุเดียวและดังนั้นจึงสามารถตรวจจับสารที่ไม่สามารถแยกแยะได้ สายตา

ตัวอย่าง Hyperspectral: ภาพประกอบด้วยแถบที่แคบ (10-20 นาโนเมตร) ภาพ Hyperspectral อาจมีวงดนตรีหลายร้อยหรือหลายพันวง หลังจากวัตถุโต้ตอบกับแสงจากแหล่งกำเนิดแสงและได้รับจากอุปกรณ์การวิเคราะห์สเปกตรัมที่ไม่ใช่การถ่ายภาพ (เช่นสเปกโตรมิเตอร์) อุปกรณ์สามารถตอบสนองต่อความแตกต่างของความเข้มในการกระจายสัญญาณแสงที่ได้รับผ่านแถบสเปกตรัมได้อย่างแม่นยำ เรียกว่าข้อมูลสเปกตรัม เมื่อใช้อุปกรณ์ hyperspectral จากมุมมองของลักษณะการถ่ายภาพคุณสามารถเข้าใจข้อมูลสเปกตรัมของแต่ละตำแหน่งของตัวอย่างจากมุมมองของลักษณะสเปกตรัมคุณสามารถเข้าใจการกระจายของตำแหน่งสัญญาณในแถบสเปกตรัมเฉพาะนั่นคือ อุปกรณ์ Hyperspectral สามารถรับข้อมูลรายละเอียดที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่นดวงตามนุษย์สามารถรับแถบสเปกตรัมสามแถบในสัญญาณพลังงานแสงของวัตถุ ได้แก่ สีแดงสีเขียวและสีน้ำเงิน นั่นคือเรามักจะเรียกว่าสามสีหลัก แต่ในความเป็นจริงเราสามารถเห็นการรวมกันของสามสีเหล่านี้ที่ผลิตโดยสีส้ม, สีม่วง, มะนาวสีเขียวและอื่น ๆ สีที่บอบบางมากขึ้น อย่างไรก็ตามเราไม่สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างสีเหลืองบริสุทธิ์และส่วนผสมของสีแดงและสีเขียวซึ่งเป็นที่รู้จักกันว่า "isochromatic" แต่การถ่ายภาพ Hyperspectral สามารถแยกแยะความแตกต่างได้อย่างง่ายดาย

ด้านบนสีเหลืองสองสีหนึ่ง "สีทึบ" และส่วนผสมอื่น ๆ ของสีแดงและสีเขียวอาจแยกไม่ออกด้วยสายตา แต่เนื่องจากความแตกต่างทางสเปกตรัมของพวกเขาพวกเขาสามารถแยกแยะได้โดยใช้อุปกรณ์สเปกโทรสโกปี ในการทดลองของเราข้อมูลที่ได้จากสเปกโตรมิเตอร์แสดงถึงค่าเฉลี่ยของแสงที่ปล่อยออกมาจากโมเลกุลทั้งหมดที่มีปฏิสัมพันธ์กับแหล่งกำเนิดแสงที่ตกกระทบตลอดช่วงที่ตรวจพบทั้งหมด แถบเฉพาะที่จุดต่าง ๆ ภายในช่วงที่ตรวจพบ เป็นผลให้อุปกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถให้ข้อมูลตัวอย่างที่ดีมากในภูมิภาคเดียว

Hyperspectral Imager (HSI) สามารถอะนาล็อกกับสเปกโตรมิเตอร์จุดเดียวหลายร้อยหรือหลายพันตัวเรียงกันอย่างใกล้ชิดและมุ่งเน้นไปที่พื้นที่ในเวลาเดียวกันโดยแต่ละสเปกโตรมิเตอร์ทำงานอย่างอิสระและรับข้อมูลสเปกตรัมเกี่ยวกับตำแหน่งของตัวเอง เอาต์พุตข้อมูลจาก HSI เป็นภาพหรือสตรีมวิดีโอซึ่งแต่ละพิกเซลมีสเปกตรัมของตัวเองและแต่ละสเปกตรัมมีแถบสเปกตรัมหลายร้อยแถบ ความสามารถในการถ่ายภาพ hyperspectral“ เต็มสเปกตรัม” นี้ช่วยให้หนึ่งสามารถดูสัญญาณสเปกตรัมในทุกตำแหน่งเชิงพื้นที่ที่แตกต่างในฉากหนึ่งคือได้รับข้อมูลมิติมากขึ้น ดังนั้นการถ่ายภาพ hyperspectral สามารถใช้ในการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงการระบุงานศิลปะสุขภาพพืชการทำแผนที่ชายฝั่งป่าไม้การสำรวจแร่, โครงสร้างพื้นฐานในเมืองและอุตสาหกรรม, คุณภาพของผลิตภัณฑ์ในสายการผลิต, การตรวจสอบสิ่งแวดล้อมและอื่น ๆ

วิธีการสแกน Hyperspectral และผลการถ่ายภาพ

ความแตกต่างระหว่าง hyperspectral และ multispectral

บ่อยครั้งที่สเปกตรัมลักษณะการสะท้อนกลับของวัสดุอาจมีความซับซ้อนมากเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นและคุณสมบัตินาทีอื่น ๆ อาจไม่สามารถแยกแยะได้โดยใช้วิธีการถ่ายภาพแบบ multispectral ที่หยาบกว่า

สารที่แยกไม่ออกจากสารที่ระบุโดยใช้การถ่ายภาพแบบ multispectral (ซ้าย) ในรูปด้านบนมีความแตกต่างผ่านการใช้การถ่ายภาพ hyperspectral (ขวา) เหตุผลนี้ก็คือเนื่องจาก Hyperspectral มีแถบสเปกตรัมมากขึ้นคุณลักษณะลายนิ้วมือที่ซับซ้อนมากขึ้นสามารถได้รับอย่างแม่นยำด้วยความละเอียดสเปกตรัมที่สูงขึ้น

แอปพลิเคชันทั่วไป

อุปกรณ์ Hyperspectral สามารถตรวจจับสีหรือสีเฉพาะในอินฟราเรดที่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ ในทำนองเดียวกันระบบ HSI ใน 60 หรือ 300 วงสามารถให้ข้อมูลสเปกตรัมที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการสะท้อนของวัสดุมากกว่าระบบ multispectral ทำให้สามารถจำแนกวัสดุที่แม่นยำยิ่งขึ้น ภาพด้านล่างแสดงข้อมูลภาพและสเปกตรัมที่ได้จากเนื้อเยื่อสัตว์สดวางบนสายพานลำเลียงในห้องปฏิบัติการโดยใช้อิมเมจ hyperspectral:

Spectrograms ของภูมิภาคต่าง ๆ : (a) ภูมิภาคที่มีไขมันบริสุทธิ์หินอ่อนและบางส่วนลีนบริสุทธิ์ในตัวอย่างเนื้อเยื่อ; (b) spectrograms ที่มีป้ายกำกับในภูมิภาคต่าง ๆ ของไดอะแกรม (a)

นอกจากนี้เราสามารถจัดเตรียมโปรแกรมซอฟต์แวร์ที่ใช้งานง่ายสำหรับการวิเคราะห์การถ่ายภาพการจำแนกและการสร้างภาพของสารต่าง ๆ ด้วยลักษณะสเปกตรัมที่ไม่ซ้ำกัน ไม่ว่าข้อมูลนี้จะได้รับจากอากาศบนพื้นดินหรือในห้องแล็บคุณสามารถดูรายละเอียดบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ของคุณที่อาจไม่สามารถแยกแยะได้ด้วยตา

ก่อนหน้านี้

ติดต่อเรา

Author:

Mr. CHNSpec

อีเมล:

chnspec@colorspec.cn

Phone/WhatsApp:

+86 13758201662