光谱成像

摘要： 短波红外(short-wave infrared,SWIR)一般指900~1 700 nm的光波段,是肉眼不可见的光波段,这种波段目前主流的探测器以InGaAs为主,主要用于军事、生物以及材料光谱分析等领域。短波红外荧光成像以其对生物组织光学损伤小、成像深度大、成像信噪比高、空间和时间成像分辨率高等特点,使得基于InGaAs探测器的生物光学成像成为生物组织观测领域的研究焦点。生物光学窗口的多窗口宽谱段的荧光光谱特性,使得可以对生物组织采集多谱段的光谱图像,以此来观察生物组织的在不同光谱照明下的结构特性。针对生物光学窗口的光谱特性,设计了一种基于InGaAs探测器的多谱段的小鼠静脉成像系统,可以无接触采集小鼠静脉红外光谱图像,对测小鼠的静脉红外光谱。设计的基于InGaAs探测器的短波红外探测器,可以实现最高5 000 ms的积分时间;积分时间的延长,显著地提升了静脉成像的信噪比,同时其光谱响应特性很好的覆盖了第二生物光学窗口以及第三生物光学窗口。针对光学显微特性的成像特点以及静脉组织在图像中的特征表达,设计了一种新型的单光谱多焦距融合算法,可以很好的实现静脉图像的红外光谱观测。提出了一种基于多尺度梯度域引导滤波(gradient domain guidedfilter,GDGF)多焦距融合算法,来补偿显微特性的成像缺陷。通过多尺度梯度域引导滤波算法,实现对显微对焦区域的提取,进而实现对融合决策函数的计算,最后再通过梯度域引导滤波将得到的融合决策函数精细化处理最终得到我们的融合算法的最终决策融合函数。实验表明,设计的InGaAs短波红外探测器很好的满足了对小鼠静脉荧光光谱成像的需求,分别实现了针对小鼠静脉的1 100,1 250和1 350 nm等多个波段的光谱成像,以及在同一激光照明下实现多个焦距下的光谱成像。同时设计的融合算法很好的提取了小鼠静脉图像的对焦区域,在将多焦距图像融合的同时又减少了噪声的引入,实现了高质量全局静脉成像。

摘要： 哈达玛变换光谱成像技术是一种在不牺牲分辨率的情况下,通过多通道复用的方法增加光学系统光通量,使得系统信噪比显著高于传统成像的新型计算光谱成像技术.本文针对系统成像过程中数字微镜器件衍射造成的图像降质问题,建立了基于标量衍射理论的哈达玛编码光谱成像图谱数据退化模型,提出以Lucy-Richardson(L-R)算法为核心的重构数据修正算法,提高重构数据立方体的图像质量和光谱精度.通过对成像过程的模拟和重构算法的仿真实验,数字化生成了系统成像衍射降质的物理过程,并验证了本文所采用修正方法的有效性.经过L-R修正之后的复原数据立方体的光谱角距离评价结果为0.1296,图像相似度评价因子优于0.85,相比修正前的重构数据质量有较大提升,表明算法对哈达玛编码光谱成像数据的重构及修正具有较好的效果.

摘要： 光谱成像技术能同时获得物体的空间信息和光谱信息,在科学研究及工业生产等领域发挥着重要作用。然而,传统的高光谱成像系统存在光学系统复杂、含有精密运动器件、曝光时间长等问题,极大地限制了其在许多场景的应用。近年来,高光谱成像系统向着轻小型化、快照式测量方向发展。简单介绍了光谱成像技术原理与分类,从基本原理、方法与实现等方面对基于衍射元件编码、编码孔径、宽带滤光片编码的快照式光谱成像系统进行了综述,并对现存的一些问题以及未来的应用与发展进行了讨论。

摘要： “‘羲和号'发射后,已经在空间首次同时获得了太阳全日面Hα谱线、SiI谱线和Fe1谱线的精细结构和光谱成像,以及几十个太阳耀斑的资料。”7月19日,在教育部“教育这十年”“1+1”系列发布会之高校科技创新改革发展成效新闻发布采访活动中,中国科学院院士、“羲和号”科学总顾问、南京大学教授方成欣喜地透露这一最新进展。

摘要： 本文研究采用新型卷积神经网络HF-Net的深度学习技术将光谱数据在三维重建稠密点云上进行重定位的可行性。首先基于HF-Net多任务学习的光谱重定位方法,是一种异构的定位方法,使用MobileNet和NetVLAD层提取光谱图像的全局描述子,在三维重建彩色点云的数据集进行全局检索,得到此光谱照片对应的三维点云的大致位置。使用光谱图像的局部描述子和关键点得分,进行局部特征匹配,找到光谱图像中的光谱信息,对应三维模型点云中的匹配点,从而完成光谱信息和三维模型的映射。结果表明,通过HF-Net实现光谱特征点匹配后,可以将光谱信息完整地映射到三维重建模型上。本文提出的方法,可以实现立体物证的三维空间信息和光谱特征的精细定位,是人工智能在物证全维度影像数据融合技术中的新应用。

摘要： 热敏纸是人们熟知的一种票据用纸。其制造原理就是在优质的原纸上涂布一层热敏涂料。在涉及到热敏纸上的指纹提取检验时,目前所采取的方法主要是通过传统的化学显现、熏染显现、荧光试剂、加热成像显现等方法对其进行处理,但随即带来的问题就是不可避免地对检材造成了破坏。本文介绍了针对一种热敏纸上未处理指印的无损光学显现方法。通过利用365nm的紫外光对检材进行照射,同时通过700nm的滤光镜进行观察可以完成指印的显现,在实验过程中利用光谱成像系统结合红紫外数码相机拍摄,最终实现指印的无损显现和固定。同时探讨了在室内存储、户外存储、喷淋水、涂抹油污4种不同条件下该方法显现热敏纸指印的效果。

摘要： 高光谱卫星的出现和发展为遥感测绘提供了新的技术手段。与传统卫星图像相比,高光谱卫星图像含有更为丰富的光谱信息,能够对目标物进行更为准确的鉴别、分类、定位和测绘。以“珠海1号”高光谱卫星(OHS-C)所提供的高光谱卫星图片为样本,利用地物反射光谱结合自适应算法实现了对林木和水体的精确鉴别、增强标记和面积测量。利用比值法对光谱进行处理,在无需复杂校准的情况下便可去除大气情况及时间季节对光谱的影响。实验结果表明林木和水体鉴别的特异性和灵敏度均高于97%。依据本文设计的鉴别模型,计算得西丽水库官方水域计算总面积数约为4.6 km^(2),与官方数据的误差仅约为0.144 6 km^(2);计算得淇澳岛的绿化面积为22.171 3 km^(2),该岛总占地面积为23.8 km^(2),按照90%绿化面积计算得误差小于0.751 3 km^(2),且误差主要源于商用卫星的空间分辨率不足。

摘要： 2021年10月14日,搭载着羲和号的长征二号丁火箭在太原卫星发射中心成功发射,就此拉开了中国太阳空间探测的序幕。作为中国卫星史上第一位太阳专属的“摄像师”,羲和号开创了多个首次。首次开展太阳Hα波段光谱成像空间探测羲和号的全名是“太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星”,整星重量为510千克,运行于轨道高度为517千米的晨昏太阳同步轨道。

摘要： 太赫兹(THz)频段包含丰富的物理、化学、生物信息,在光谱成像、无损检测、安全检查、生物医疗等领域具有重要的应用价值。然而由于THz源的功率较低且THz波波长相对较长,难以与微量物质产生充分作用,从而严重制约了THz波应用的发展。而借助超材料的共振态实现对THz波的增强作用,将入射THz波局域化在亚波长或深亚波长尺度范围内,在共振峰位置获得局域场增强效应,进而提高THz-物质相互作用强度。由此获得的丰富的太赫兹功能器件在成像、生物化学物质传感以及通信等领域具有重要的科学意义与实际价值。

摘要： 使用高光谱SPRi传感器对聚苯乙烯微球进行SPR显微成像,并对不同偏振条件下采集的高光谱SPR图像数据进行了处理,有效削弱了SPR高光谱图像中固有污点的对比度,使得聚苯乙烯微球样品的位置与轮廓更加清晰。处理后的单像素SPR光谱变得平滑,降低了光源光谱本身特性以及随机噪声对SPR共振信息提取的影响。对比聚苯乙烯微球的SPR图像与反射式明场显微图像,发现二者存在明显区别,主要是由于消逝场穿透深度的限制。结果表明,相较于反射式明场显微图像,SPR图像可以明显反映出消逝场内微粒与金属表面的接触情况,但无法量化超出消逝场穿透深度的物体的真实尺寸。

摘要： 为了研究高光谱成像技术(900-1700nm)同时检测苹果内部品质(可溶性固形物含量、硬度、含水率和pH值)的可行性,以“富士”苹果为研究对象,采集了贮藏期为13周,共167个样品的高光谱反射图像.提取每个样品图像中感兴趣区域的平均光谱,结合标准正态变量变换进行去噪声处理,基于x-y共生距离算法将样品划分为校正集(125个)和预测集(42个),采用两种典型的特征波长选取算法,连续投影算法和无信息变量消除法进行特征波长选择,分别建立了基于全光谱和特征波长的偏最小二乘模型和最小二乘支持向量机模型.结果表明,所建立的两种种模型均能精确预测苹果的糖度和含水率,基于连续投影算法建立的最小二乘支持向量机模型能够粗略地预测pH值,而建立的两种模型均不能有效地预测苹果的硬度.基于连续投影算法建立的最小二乘支持向量机模型对可溶性固形物含量、含水率和pH值的预测效果最好,相应的预测相关系数分别为0.961、0.984和0.882,预测残留偏差分别为3.49、5.51和2.06.研究表明,基于高光谱成像技术同时检测苹果的可溶性固形物含量、含水率和pH值的方法是可行的.

摘要： 光谱成像侦察的基本方法是利用目标和背景之间的光谱差异识别目标,防高光谱成像侦察伪装效果基本方法就是测度目标和地物背景之间的光谱差异.由于植被广泛存在于乡村城镇,是一类常见的地物,其光谱具有显著特征,因此,绿色涂料防成像光谱侦察具有重要意义.对现有绿色涂料防光谱成像效果测度方法进行了比较,表明采用光谱通道和K值度量绿色涂料的防成像光谱探测性能的方法具有较强的针对性和可操作性.通过对野外试验采集的成像光谱数据的统计分析,阐明了不同植被在颜色和光谱统计特征上特殊性,在对植被背景颜色深入采样和光谱分布规律分析的基础上,明确了每种军标色对应的K值、光谱通道和标准光谱曲线的必要性和可行性.

摘要： 目的: 初步探讨用光谱成像技术检测烧伤后皮下脂肪组织坏死深度的可行性.rn 方法:选取遗体捐赠者腹部皮下脂肪,新杰尔灭及无菌PBS反复清洗,制备成厚度4-5m,面积为2.0×2.0cm2大小的块状均匀组织,用恒温烫伤仪92度、1.5cm2烫头在脂肪组织正中部位分别烫伤10s、20s、30s、60s、90s、180s,各重复3组;另取脂肪组织放入高温恒温烤箱,分别加热100度2min、200度2min、300度2min;标本制备好后置于光谱成像仪下检测,检测时严格限定检测房间、光线、湿度、室内温度及光谱成像仪检测距离;并取材做油红染色及电镜检测以观察其组织结构形态.对照组为常温正常脂肪组织.rn 结果:光谱成像技术可用于判定烧伤后皮下脂肪组织坏死面积及深度.与对照组相比,随脂肪受热时间延长及受热温度不断增加,光谱成像分别在500-650nm波段及1100-1400nm波段有明显改变,与正常组相比,p＜0.01.rn 结论:光谱成像技术为临床烧伤后脂肪组织坏死深度的实时判定提供了新的方法.该方法可能为深度烧伤切、削痂后脂肪组织坏死的深度判定提供新的依据.

摘要： 本文对机载可见-红外超光谱成像仪信噪比进行了估算。信噪比表征光谱成像仪的辐射响应，是与其图像质量密切关联的重要参数。对于机载超光谱成像仪，在保证光谱分辨率的同时，要求其信噪比达到数百量级。有别于单色相机，光谱成像仪的信噪比估算侧重于获得其工作波段内各波长处的信噪比值。仿真实际的拍摄条件，特别引入了入射狭缝对视场限制所引起的信噪比衰减，综合考虑平台高度、太阳高度角、地面反射率等环境因子，利用“中分辨率大气传输模型”建立光信号的大气传输模型。超光谱成像仪的工作波段覆盖可见、近红外范围，同时使用的两个探测器的噪声需分别予以计算。信噪比的估算可作为机载超光谱成像仪总体设计和参数确定的依据。

摘要： @@ 光谱成像(Spectral Imaging)技术是通过光谱成像仪记录被检验物体在一定光谱范围内密集均匀分布的多个窄波段单色光的反射光亮度分布或荧光亮度分布,形成由许多单色光影像构成的光谱影像集的一种专门的光学检验方法.光谱影像集包含了检材物体在多幅等间隔波长位置的窄波段单色光亮度分布影像.光谱成像记录的影像其每个像点上不仅有这个像点对应物质的亮度值信息,还含有物质光谱信息.每幅单色影像记录了物体在相应波长的光亮度分布信息,单色影像的组合记录了物体在所有选定单色波段的光亮度分布信息.

摘要： 传统的光谱技术与成像技术在法庭科学中的应用已有很多年的历史，为法庭科学的发展做出了突出的贡献。光谱成像又称为化学成像，它集成了，成像技术与光谱技术的优点，不仅有空间分辨能力，而且还有光谱分辨能力，可以同时得到被测样品的空间图像信息与代表被测样品化学成分的光谱图，在法庭科学领域的应用有着广阔的发展前景。

摘要： 光谱成像技术作为新的无损检验方法,被引入法庭科学领域后,立刻受到世界范围刑事技术工作者的密切关注。光谱成像技术在潜在痕迹检验、文件检验、微量检验等多项业务工作中已经展现出巨大的优势和良好的效果。为了达到增强检材与背景之间的反差并最大限度地消除图像中的噪声干扰,需要选择适当的感兴趣区域作为检材物质的代表。在以往的研究与工作中,感兴趣区域的选取完全依赖于技术人员主观经验的判断,既无规律可循,也没有客观评判标准。本文尝试通过实验研究光谱成像技术中感兴趣区域选取的一般规律。rn 本文使用可见光波段液晶可调谐滤光镜型光谱成像仪,获取打印纸表面顺次连续盖印印文的光谱影像集,分别选择不同盖印次序形成的印文作为感兴趣区域,使用Misystem分析系统识别所有印文。结果表明,不同浓度的同种物质光谱曲线不完全相同,选择不同浓度区域的物质作为感兴趣区域,经过分析处理最终得到的光谱影像结果也不相同.同种物质在相同面积范围内,遗留浓度差异会对光谱数据后期处理效果产生非常大的影响。法庭科学应用光谱成像技术在形态检验过程中需要选取不同浓度、尽量丰富的目标检材作为感兴趣区域,种类区分的检验工作中需要选取浓度较低的目标检材作为感兴趣区域。

摘要： 利用高光谱图像技术研究检测作物含水率的方法,能兼顾到叶片的内部信息与外部特征,以提高检测的全面性和可靠性.利用自行构建的高光谱图像采集系统采集数据;通过自适应波段选择法,从海量数据中优选出特征波长1420nm;然后利用Matlab软件对每个样本特征波长下的图像进行分割,反转以及形态运算等操作得到目标图像;再从每个目标图像中提取灰度均值、灰度标准差作为灰度特征,能量、熵、惯性矩、相关性的均值和标准差作为纹理特征,以减少单个特征变量对含水率检测的缺陷;最后采用GA-PLS法选出最优特征子集,并建立基于最优特征的偏最小二乘回归模型,模型的预测值与实测值的相关系数R为0.902,精度明显高于基于灰度特征或纹理特征的预测模型.

摘要： 目的：研究同色钢笔水、圆珠笔墨水的鉴别方法。rn 方法：运用成像光谱仪对四组的同色墨水进行区分。rn 结果：黑色签字笔墨水整体鉴别率63.8%；蓝色签字笔墨水整体鉴别率93.3%；黑色圆珠笔墨水整体鉴别率98.5%；蓝色圆珠笔墨水整体鉴别率84.8%。rn 结论：拓宽了书写材料检验的技术方法，提高了同色墨水的检验鉴别能力。

摘要： 特种照相技术是法庭科学领域重要的无损检验方法,经过几代技术人员的努力研究,现已形成比较成熟的特种照相检验技术体系.为适应检验鉴定工作由定性向定量转变,满足公安工作更加精细化的趋势,迫切需要提高特种照相技术的检验能力、拓宽检验范围、突破关键技术瓶颈问题.本文旨在从理论上综述特种照相与分子光谱技术的关系和应用前景,以达到开阔研究思路,寻找新的发展方向之目的.

摘要： 一种高光谱成像系统及重构光谱成像方法属于光电成像技术领域，不仅可以保持成像系统高灵敏度和高空间分辨率，而且谱段在轨可重构可以解决光谱分辨率与体积重量和有限星上资源的矛盾。本发明提出的高光谱成像系统，不仅在小体积尺寸下可保持成像系统高灵敏度和高空间分辨率，而且谱段可重构方法可以解决光谱分辨率与体积重量以及有限的压缩存储数传等硬件资源的矛盾。

摘要： 提供了一种高光谱传感器。高光谱传感器包括窗口、设置在窗口的背面上并且包括多个透镜的第一聚焦部分、设置在第一聚焦部分的背面上并且具有与窗口的背面平行的正面的第一图像传感器、与第一聚焦部分和第一图像传感器间隔开并具有相对于窗口的背面倾斜的正面的第一镜子、与第一镜子间隔开的第一光学元件、与第一光学元件间隔开并在其中具有周期性的折射率分布的第二光学元件、与第二光学元件间隔开并包括多个透镜的第二聚焦部分、以及设置在第二聚焦部分的背面上的第二图像传感器。还提供了包括高光谱传感器的高光谱成像系统，以及使用该高光谱成像系统的高光谱成像方法。

摘要： 本发明公开了一种快照式多光谱的图像复分光谱成像方法和光谱成像仪，相关光谱成像仪包括：依次设置且相互平行的物镜、准直镜、分光结构、成像镜、滤波片阵列与探测器；所述分光结构为基于Wollaston棱镜的分光结构，其包括平行设置的起偏器、四个波片以及四个Wollaston棱镜；其中，四个波片以及四个Wollaston棱镜穿插设置。本发明公开的快照式多谱段光谱成像仪，其输出图像无需后续数据处理任务，可以直接应用，同时，该成像仪原理简单，加工简单并且成本低，满足小型设计的要求。

摘要： 一种多光谱成像方法，按时序并按设定顺序照射不同波长的光线；针对每一种波长的光线，获取至少一张对应的单色光图像；对应每一种波长取至少一张与其对应的单色光图像进行合成并获得彩色图像。一种多光谱成像系统，包括：光源；能够获取单色光图像的图像传感器；图像处理软件；能够运行图像处理软件的控制器。本发明采用特定波长的光线对取景范围进行照射，从而获得特定波长光线下的图像信息，本发明不再使用彩色镀膜过滤光线，所以光电传感器的光电转换系数高，图像动态范围大，图像信号的信噪比更高。另外，因为光电转换效率得到了有效提高，所以只需要更低的光照就可以让像元饱和，能够有效降低系统能耗。

摘要： 本申请公开了一种非制冷高光谱成像芯片和高光谱成像仪，包括感光芯片，感光芯片包括多个超像元，每个超像元包括多个互不相同的第一光谱像元，每个第一光谱像元包括多个使第一光谱像元的光谱响应为宽带响应的特征微结构；每个超像元输出与待测目标对应区域的光谱信息，光谱信息包括多个离散的波长，以便得到与每个波长对应的光谱图像，并得到高光谱数据立方体。本申请中特征微结构使非制冷高光谱成像芯片的光谱响应为宽带的，没有狭缝和窄带滤光片限制光谱成像系统的光通量，提升光通量和信噪比；超像元兼具光谱测量和成像作用，从而使非制冷高光谱成像芯片通过一次曝光拍摄即可得到高光谱数据立方体，解决传统光谱成像系统成像缓慢的问题。

摘要： 本申请公开了非制冷高光谱成像芯片和高光谱成像仪，包括成像感光芯片，成像感光芯片包括在预设方向上排布的多个线状像元阵列；每个线状像元阵列包括多个相同的光谱像元，不同线状像元阵列中的光谱像元不同，且每个光谱像元包括多个使光谱像元的光谱响应为宽带响应的特征微结构；成像感光芯片在预设方向上移动时获取待测目标的光谱信息和空间信息，得到待测目标的高光谱图像。特征微结构使高光谱成像芯片的光谱响应为宽带的，提升光通量和信噪比；且由于使用了宽带响应光谱像元，线扫灵活性增加，可以提升高光谱图像的获取速度。

摘要： 本申请公开了一种多光谱成像结构及方法、多光谱成像芯片和电子设备，属于摄像技术领域。所述多光谱成像结构包括阵列分布的多个感光像素单元，每一所述感光像素单元包括多个感光像素子单元，每一所述感光像素子单元包括至少一个第一感光像素和至少一个第二感光像素，所述第一感光像素包括第一感光二极管以及位于所述第一感光二极管上的第一滤光器，所述第二感光像素包括第二感光二极管以及位于所述第二感光二极管上的第二滤光器，所述第一滤光器为窄带滤光器，所述第二滤光器为宽带滤光器。本申请中，通过将窄带滤光器和宽带滤光器进行组合搭配，可以同时兼顾光谱识别精度与环境亮度应用范围，提高了成像品质。

摘要： 本发明公开了一种光谱成像系统的衍射图样数据增强方法及光谱成像系统，该方法包括：采集衍射一级图样；在理论位置采集衍射其他级次图样，其他级次大于1且小于最大衍射级次；将衍射一级图样和衍射其他级次图样进行图像几何处理，按照波长将整个图样进行图样分割，将其处理为多个一维条形图样；计算光谱张角以确定两幅图样的中心位置，根据光谱张角对分割后的两幅图样进行大小比例缩放和对齐，以衍射一级图样为定标标准对衍射其他级次图样进行大小比例缩放和对齐；基于光强进行级次融合处理，对处理后的衍射其他级次图样和衍射一级图样进行直接的能量叠加，从而提高图样数据的光强。本发明能够提高数据的可利用性、可分析性和图样信息质量。

摘要： 本发明公开了一种多光谱成像芯片、多光谱成像组件、制备方法及移动终端。该芯片包括：微透镜结构层；超表面滤波结构层；图像探测器层；其中，超表面滤波结构层，从上到下包括依次堆叠的保护层、金属光栅层、波导层和基底层。通过本发明，解决了在大视场角光学成像时频谱偏移大，光能利用率比较低的问题，提高了大视场角场景下的光能利用率。

摘要： 本发明提供一种光谱成像天文望远镜及天文望远镜光谱成像方法，光谱成像天文望远镜包括望远镜镜筒和光谱成像芯片；望远镜镜筒收集从天体发射的光信号；光信号经望远镜镜筒入射至光谱成像芯片；光谱成像芯片包括光滤波器层和图像传感器，光滤波器层设置在图像传感器的感光区域表面；光滤波器层包含有光调制结构，光调制结构对进入至光调制结构不同位置点处的入射光分别进行不同的频谱调制；图像传感器将与不同位置点经光滤波器层调制后对应的入射光携带信息转换为与不同位置点对应的电信号。本发明可以替代传统天文望远镜中所用的上千个光纤阵列或像切割器的光谱采集方式，本发明对望远镜在像焦平面所获取的图像一次拍照即可一次获得光谱成像。