Institut Optik Changchun Menganalisis Status Pengembangan Dan Tren Kamera Hiperspektral Tipe Spektroskopi Filter
Jul 05, 2023
Kamera hiperspektral dapat menggabungkan teknologi pencitraan dengan teknologi deteksi spektral, dan saat mencitrakan fitur spasial target, mereka dapat membentuk beberapa pita sempit untuk setiap elemen gambar spasial untuk mencapai cakupan spektral yang berkelanjutan, dan informasi spektral yang berbeda dapat sepenuhnya mencerminkan perbedaan fisik struktur dan komposisi kimia dalam suatu fitur. Dibandingkan dengan pencitraan spasial dua dimensi tradisional, kamera hyperspectral dapat memperoleh informasi spasial dan spektral tentang target. Pada resolusi spasial tertentu, mereka dapat mencapai fitur spektral kontinyu yang unik dari fitur tanah dalam berbagai pita spektral, yang memiliki keuntungan signifikan untuk mengidentifikasi dan mendeteksi fitur tanah secara akurat. Ini memiliki nilai aplikasi yang cukup besar di bidang pertanian, kehutanan, air, tanah, pertambangan, dan survei sumber daya lainnya serta pemantauan lingkungan.
Dengan pesatnya perkembangan teknologi pelapisan filter, pengembangan kamera hyperspectral spektroskopi filter telah dipromosikan secara luas. Kamera hiperspektral berdasarkan prinsip spektroskopi filter telah menjadi bagian penting dari beban penginderaan jauh hiperspektral dengan keunggulan bandwidth besar, resolusi spasial tinggi, resolusi spektral tinggi, dan ukuran ringan dan kecil. Mereka banyak digunakan dalam jaringan konstelasi hiperspektral mikro-nano-satelit.
Menurut McMasters Consulting, kelompok penelitian Liu Chunyu di Institut Optik dan Mekanika Presisi dan Fisika Changchun, Akademi Ilmu Pengetahuan China, baru-baru ini menerbitkan sebuah artikel di jurnal Inframerah dan Teknik Laser dengan topik "Status dan tren kamera hiperspektral spektroskopi filter perkembangan." Liu Chunyu terutama terlibat dalam penelitian desain sistem optik dan desain keseluruhan sistem optoelektronik.
Diagram skema prinsip pencitraan hiperspektral
Penelitian ini terutama mengulas kamera hiperspektral spektroskopi filter, memperkenalkan muatan pencitraan hiperspektral on-board filter spektroskopi tipikal di rumah dan di luar negeri, dan sistem pencitraan hiperspektral spektroskopi filter yang sedang dikembangkan di lapangan, dan menganalisis solusi teknis, indeks kinerja, dan aplikasi prospek sistem ini, dan menjelaskan karakteristik teknis, keuntungan, dan kerugian dari kamera hyperspectral berbasis prinsip spektroskopi filter. Aspek teknis, manfaat, dan kelemahan kamera hiperspektral berdasarkan prinsip spektroskopi filter dijelaskan, dan terakhir, tren perkembangan kamera spektroskopi filter diramalkan.
Kamera hiperspektral roda filter menggunakan roda filter sebagai elemen spektral untuk mendapatkan gambar spektral dari pita panjang gelombang yang berbeda dengan memutar roda filter, sehingga menyelesaikan pemisahan spektral cahaya kompleks menjadi monokromatik. Komponen penting dari kamera hiperspektral roda filter adalah roda filter, di mana roda filter dapat menggantikan rentang spektral yang sesuai sesuai dengan pita pengamatan yang berbeda. Dengan perkembangan teknologi pencitraan spektral, jumlah pita deteksi meningkat, dan roda filter tidak dapat lagi memenuhi berbagai pengamatan beresolusi tinggi, sehingga semakin banyak digunakan dalam deteksi multispektral.
Kamera hiperspektral filter merdu menggunakan filter merdu sebagai komponen spektral dan terutama dibagi menjadi kamera hiperspektral Liquid Crystal Tunable Filter (LCTF), kamera hiperspektral Acousto-Optic Tunable Filter (AOTF), dan kamera rongga FP merdu MEMS. MEMS merdu Fabry-Perot Cavity Filters (AOTF) kamera hiperspektral.
Kamera hiperspektral filter berbentuk baji, juga dikenal sebagai kamera hiperspektral filter merdu, memungkinkan pengambilan sampel berkelanjutan di wilayah spektral dan spasial. Konsepnya adalah menggunakan media film tipis multilayer berbentuk baji sebagai filter dan memasangnya di dekat detektor array dua dimensi sehingga beberapa elemen gambar dari sensor sesuai dengan pita spektral tertentu dari filter merdu. Bergantung pada korespondensi antara batang filter gradien dan elemen gambar detektor, kamera hiperspektral filter gradien dapat dibagi menjadi tipe gradien linier dan array filter.
Struktur dan spektroskopi filter linier progresif
Titik-titik kuantum, juga dikenal sebagai "nanokristal", adalah bahan anorganik yang sangat stabil dan memiliki radius lebih kecil dari radius gelombang exciton besar. Mengintegrasikan berbagai jenis titik kuantum memungkinkan deteksi simultan dari panjang gelombang yang berbeda, yang merupakan prinsip di balik pengembangan spektrometer titik kuantum (CQD). Konsep tradisional spektrometer dengan komponen optik dan mekanik presisi tinggi adalah besar, mahal, rumit, dan sangat terbatas dalam penerapannya.
Diagram prinsip spektrometer dot kuantum NIR
Secara umum, kamera hyperspectral tipe spektroskopi filter sedang dalam tahap awal, dan resolusi spektralnya masih harus sebanding dengan metode spektroskopi dispersi kisi presisi tinggi. Selain itu, kombinasi filter dan detektor akan semakin meningkatkan resolusi spektral sistem, yang bahkan dapat dibandingkan dengan spektroskopi dispersi kisi presisi tinggi. Oleh karena itu, menggabungkan wafer filter dan detektor juga merupakan tren perkembangan yang signifikan dari kamera hyperspectral berlapis. Sangat mudah untuk melihat bahwa pengembangan kamera hiperspektral berbasis filter akan mendorong pertumbuhan yang mengganggu di bidang pencitraan hiperspektral, yang pada gilirannya akan menyebabkan pengembangan teknologi penginderaan jauh hiperspektral untuk satelit mikro-nano dan meletakkan teknis fondasi untuk operasi operasional konstelasi satelit mikro-nano-hiperspektral di masa depan untuk melayani perekonomian nasional dengan lebih baik.
Proyek ini didukung oleh National Science Science Foundation of China (41504143), Proyek Pengembangan Peralatan Penelitian Akademi Ilmu Pengetahuan China (YJKYYQ20190044), Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Provinsi Anhui (1908085 ME135), dan Youth Innovation Promotion Council of Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (2016203).