✖


Jump to content

Гиперспектральная визуализация

(Перенаправлено с «Гиперспектраля» )
Более широкий охват этой темы см. в разделе Спектральная визуализация .
Двумерная проекция гиперспектрального куба.

Гиперспектральная визуализация собирает и обрабатывает информацию со всего электромагнитного спектра . [1] Целью гиперспектральной визуализации является получение спектра для каждого пикселя изображения сцены с целью поиска объектов, идентификации материалов или обнаружения процессов. [2] [3] Существует три основных типа спектральных изображений. Существуют сканеры с метлой и соответствующие сканеры с метлой (пространственное сканирование), которые считывают изображения с течением времени, сканеры с последовательной полосой (спектральное сканирование), которые получают изображения области на разных длинах волн, и гиперспектральные сканеры моментальных снимков , которые используют смотрящую решетку. для создания изображения в одно мгновение.

В то время как человеческий глаз видит цвета видимого света в основном в трех диапазонах (длинноволновые, воспринимаемые как красные; средние длины волн, воспринимаемые как зеленые; и коротковолновые, воспринимаемые как синие), спектральная визуализация делит спектр на множество дополнительных диапазонов. Этот метод разделения изображений на полосы можно расширить за пределы видимого. При гиперспектральной визуализации записанные спектры имеют высокое разрешение по длине волны и охватывают широкий диапазон длин волн. Гиперспектральная визуализация измеряет непрерывные спектральные полосы, в отличие от многоканальной визуализации , которая измеряет разнесенные спектральные полосы. [4]

Инженеры создают гиперспектральные датчики и системы обработки для приложений в астрономии, сельском хозяйстве, молекулярной биологии, биомедицинской визуализации, науках о Земле, физике и наблюдении. Гиперспектральные датчики исследуют объекты, используя обширную часть электромагнитного спектра. Некоторые объекты оставляют уникальные «отпечатки пальцев» в электромагнитном спектре. Эти «отпечатки пальцев», известные как спектральные сигнатуры, позволяют идентифицировать материалы, из которых состоит сканируемый объект. Например, спектральная характеристика нефти помогает геологам находить новые нефтяные месторождения . [5]

Датчики

[ редактировать ]

Образно говоря, гиперспектральные датчики собирают информацию в виде набора «изображений». Каждое изображение представляет собой узкий диапазон длин волн электромагнитного спектра, также известный как спектральный диапазон. Эти «изображения» объединяются для формирования трехмерного ( x , y , λ ) гиперспектрального куба данных для обработки и анализа, где x и y представляют два пространственных измерения сцены, а λ представляет спектральное измерение (включающее диапазон длины волн). [6]

С технической точки зрения, датчики могут получить образец гиперспектрального куба четырьмя способами: пространственное сканирование, спектральное сканирование, получение снимков и [5] [7] и пространственно-спектральное сканирование. [8]

Гиперспектральные кубы генерируются с помощью бортовых датчиков, таких как бортовой видимый/инфракрасный спектрометр НАСА НАСА (AVIRIS), или со спутников, таких как EO-1 с его гиперспектральным прибором Hyperion. [9] [10] Однако во многих исследованиях по разработке и проверке используются портативные датчики. [11]

Точность этих датчиков обычно измеряется спектральным разрешением, которое представляет собой ширину каждой полосы захватываемого спектра. Если сканер обнаруживает большое количество довольно узких полос частот, можно идентифицировать объекты, даже если они захвачены всего несколькими пикселями. Однако пространственное разрешение является фактором в дополнение к спектральному разрешению. Если пиксели слишком велики, в одном пикселе захватывается несколько объектов, и их становится трудно идентифицировать. Если пиксели слишком малы, интенсивность, улавливаемая каждой ячейкой датчика, будет низкой, а уменьшенное соотношение сигнал/шум снижает надежность измеренных характеристик.

Получение и обработка гиперспектральных изображений также называется спектроскопией изображений или, применительно к гиперспектральному кубу, 3D-спектроскопией.

Методы сканирования

[ редактировать ]
Фотографии, иллюстрирующие выходные данные отдельных датчиков для четырех методов гиперспектральной визуализации. Слева направо: щелевой спектр; монохроматическая пространственная карта; «перспективная проекция» гиперспектрального куба; пространственная карта с кодировкой длины волны.

Существует четыре основных метода получения трехмерного ( x , y , λ ) набора данных гиперспектрального куба. Выбор метода зависит от конкретного приложения, поскольку каждый метод имеет контекстно-зависимые преимущества и недостатки.

Пространственное сканирование

[ редактировать ]
Методы получения гиперспектральных изображений, визуализируемых как разделы гиперспектрального куба данных с двумя пространственными измерениями ( x , y ) и одним спектральным измерением ( λ ).

При пространственном сканировании каждый двумерный (2D) выходной сигнал датчика представляет собой полный спектр щели ( x , λ ). Устройства гиперспектральной визуализации (HSI) для пространственного сканирования получают щелевые спектры, проецируя полосу сцены на щель и рассеивая изображение щели с помощью призмы или решетки. Эти системы имеют тот недостаток, что изображение анализируется построчно (с помощью сканера с метлой ), а также имеют некоторые механические части, интегрированные в оптический ряд. С помощью этих камер линейного сканирования пространственное измерение собирается посредством движения или сканирования платформы. Для «реконструкции» изображения требуются стабилизированные крепления или точная информация о наведении. Тем не менее, системы линейного сканирования особенно распространены в дистанционном зондировании , где целесообразно использовать мобильные платформы. Системы линейного сканирования также используются для сканирования материалов, движущихся по конвейерной ленте. Особым случаем линейного сканирования является точечное сканирование (сканером- металкой ), при котором вместо щели используется точечная апертура, а датчик по существу является одномерным, а не 2D. [7] [12]

Спектральное сканирование

[ редактировать ]

При спектральном сканировании каждый выходной сигнал 2D-датчика представляет собой монохроматическую (т.е. с одной длиной волны) пространственную ( x , y ) карту сцены. Устройства HSI для спектрального сканирования обычно основаны на оптических полосовых фильтрах (перестраиваемых или фиксированных). Сцена спектрально сканируется путем замены одного фильтра за другим, пока платформа остается неподвижной. В таких «смотрящих» системах сканирования по длине волны спектральное размытие может произойти, если внутри сцены есть движение, что делает недействительной спектральную корреляцию/обнаружение. Тем не менее, есть преимущество, заключающееся в возможности выбирать спектральные полосы и прямом представлении двух пространственных измерений сцены. [6] [7] [12] Если система формирования изображения используется на движущейся платформе, например в самолете, полученные изображения на разных длинах волн соответствуют разным областям сцены. Пространственные характеристики каждого изображения можно использовать для выравнивания пикселей.

Без сканирования

[ редактировать ]
Основная статья: Моментальные гиперспектральные изображения

При отсутствии сканирования один выходной сигнал 2D-датчика содержит все пространственные ( x , y ) и спектральные ( λ ) данные. Устройства HSI без сканирования выдают полный куб данных сразу, без какого-либо сканирования. Образно говоря, один снимок представляет собой перспективную проекцию датакуба, по которой можно реконструировать его трехмерную структуру. [7] [13] Наиболее заметными преимуществами этих систем гиперспектральной визуализации моментальных снимков являются преимущество моментальных снимков (более высокая светопроницаемость) и более короткое время сбора данных. Был разработан ряд систем, в том числе спектрометрия компьютерной томографии (CTIS), спектрометрия изображений с переформатированием волокна (FRIS), интегральная полевая спектроскопия с матрицами линз (IFS-L), многоапертурный интегральный полевой спектрометр (гиперпиксельная матрица), интегральная полевая спектроскопия с зеркалами среза изображения (IFS-S), спектрометрия изображений с репликацией изображений (IRIS), спектральная декомпозиция стека фильтров (FSSD), спектральная визуализация снимков с кодированной апертурой (CASSI), спектрометрия картографирования изображений (IMS) и мультиспектральная интерферометрия Саньяка ( МСИ). [14] Однако вычислительные усилия и производственные затраты высоки. В целях снижения вычислительных требований и, возможно, высокой стоимости несканирующих гиперспектральных приборов прототипы устройств на основе многомерных оптических вычислений были продемонстрированы . Эти устройства основаны на многомерном оптическом элементе. [15] [16] механизм спектральных вычислений или пространственный модулятор света [17] механизм спектрального расчета. На этих платформах химическая информация рассчитывается в оптической области перед визуализацией, так что химическое изображение опирается на обычные системы камер без каких-либо дополнительных вычислений. Недостатком этих систем является то, что спектральная информация никогда не собирается, т.е. только химическая информация, поэтому последующая обработка или повторный анализ невозможны.

Пространственно-спектральное сканирование

[ редактировать ]
Основная статья: Пространственно-спектральное сканирование

с кодировкой длины волны («радужного цвета», λ = λ ( y При пространственно-спектральном сканировании каждый выходной сигнал 2D-датчика представляет собой пространственную ( x , y )-карту сцены )). Прототип этого метода, представленный в 2014 году, состоит из камеры, расположенной на некотором ненулевом расстоянии позади базового щелевого спектроскопа (щель + дисперсионный элемент). [8] [18] Усовершенствованные системы пространственно-спектрального сканирования можно получить, разместив дисперсионный элемент перед системой пространственного сканирования. Сканирование может быть достигнуто путем перемещения всей системы относительно сцены, перемещения только камеры или перемещения только щели. Пространственно-спектральное сканирование объединяет некоторые преимущества пространственного и спектрального сканирования, тем самым смягчая некоторые их недостатки. [8]

Отличие гиперспектральной визуализации от мультиспектральной

[ редактировать ]
Мультиспектральные и гиперспектральные различия.

Гиперспектральная визуализация является частью класса методов, обычно называемых спектральной визуализацией или спектральным анализом . Термин «гиперспектральная визуализация» происходит от разработки НАСА бортового спектрометра визуализации (AIS) и AVIRIS в середине 1980-х годов. Хотя НАСА предпочитает более ранний термин «спектроскопия изображений» «гиперспектральному изображению», использование последнего термина стало более распространенным в научном и ненаучном языке. В рецензируемом письме эксперты рекомендуют использовать термины «спектроскопия изображений» или «спектральная визуализация» и избегать преувеличенных префиксов, таких как «гипер-», «супер-» и «ультра-», чтобы избежать неправильных терминов в обсуждении. [19]

Гиперспектральная визуализация связана с мультиспектральной визуализацией . Различие между гипер- и многополосными иногда ошибочно основывается на произвольном «количестве полос» или типе измерения. Гиперспектральная визуализация (HSI) использует непрерывные и непрерывные диапазоны длин волн (например, 400–1100 нм с шагом 1 нм), тогда как многоканальная визуализация (MSI) использует подмножество целевых длин волн в выбранных местах (например, 400–1100 нм с шагом 20 нм). ). [20]

Многоканальная визуализация имеет дело с несколькими изображениями в дискретных и несколько узких диапазонах. «Дискретность и несколько узость» — вот что отличает многоспектральную визуализацию в видимом диапазоне волн от цветной фотографии . Мультиспектральный датчик может иметь множество диапазонов, охватывающих спектр от видимого до длинноволнового инфракрасного диапазона. Мультиспектральные изображения не создают «спектр» объекта. Landsat является ярким практическим примером мультиспектральной съемки.

Гиперспектральный метод позволяет отображать узкие спектральные полосы в непрерывном спектральном диапазоне, создавая спектры всех пикселей сцены. Датчик только с 20 полосами также может быть гиперспектральным, если он охватывает диапазон от 500 до 700 нм с 20 полосами шириной 10 нм каждая, в то время как датчик с 20 дискретными полосами охватывает видимый, ближний, коротковолновый, средневолновый и длинноволновый инфракрасный диапазон. будет считаться мультиспектральным.

Ультраспектральный может быть зарезервирован для датчиков изображения интерферометрического типа с очень высоким спектральным разрешением. Эти датчики часто (но не обязательно) имеют низкое пространственное разрешение, составляющее всего несколько пикселей , что является ограничением, налагаемым высокой скоростью передачи данных.

Приложения

[ редактировать ]
См. Также: Мультиспектральные изображения § Приложения.

Гиперспектральное дистанционное зондирование используется в широком спектре приложений. Хотя изначально он был разработан для горнодобывающей промышленности и геологии (способность гиперспектральной визуализации идентифицировать различные минералы делает его идеальным для горнодобывающей и нефтяной промышленности, где его можно использовать для поиска руды и нефти), [11] [21] теперь он распространился на такие широко распространенные области, как экология и наблюдение, а также исследования исторических рукописей, такие как изображения Архимеда Палимпсеста . Эта технология постоянно становится все более доступной для общественности. Такие организации, как НАСА и Геологическая служба США, имеют каталоги различных минералов и их спектральные характеристики и разместили их в Интернете, чтобы сделать их доступными для исследователей. В меньших масштабах гиперспектральную визуализацию в ближнем ИК-диапазоне можно использовать для быстрого мониторинга внесения пестицидов на отдельные семена для контроля качества оптимальной дозы и однородного покрытия.

Сельское хозяйство

[ редактировать ]
Гиперспектральная камера, встроенная в БПЛА OnyxStar HYDRA-12 от AltiGator .

Хотя стоимость получения гиперспектральных изображений обычно высока для конкретных культур и в определенных климатических условиях, использование гиперспектрального дистанционного зондирования для мониторинга развития и здоровья сельскохозяйственных культур растет. В Австралии ведутся работы по использованию визуализирующих спектрометров для выявления сортов винограда и разработки системы раннего предупреждения о вспышках болезней. [22] Кроме того, ведутся работы по использованию гиперспектральных данных для определения химического состава растений. [23] который можно использовать для определения состояния питательных веществ и воды в пшенице в орошаемых системах. [24] В меньших масштабах гиперспектральную визуализацию в ближнем ИК-диапазоне можно использовать для быстрого мониторинга внесения пестицидов на отдельные семена для контроля качества оптимальной дозы и однородного покрытия. [25]

Еще одним применением в сельском хозяйстве является обнаружение животных белков в комбикормах во избежание губчатой ​​энцефалопатии крупного рогатого скота (ГЭКРС) , также известной как коровье бешенство. Были проведены различные исследования, чтобы предложить инструменты, альтернативные эталонному методу обнаружения (классической микроскопии ). Одной из первых альтернатив является микроскопия ближнего инфракрасного диапазона (БИК), которая сочетает в себе преимущества микроскопии и БИК. В 2004 году было опубликовано первое исследование, посвященное этой проблеме с помощью гиперспектральной визуализации. [26] Созданы гиперспектральные библиотеки, репрезентативные для разнообразия ингредиентов, обычно присутствующих при приготовлении комбикормов. Эти библиотеки можно использовать вместе с хемометрическими инструментами для исследования предела обнаружения, специфичности и воспроизводимости метода гиперспектральной визуализации NIR для обнаружения и количественного определения ингредиентов животного происхождения в кормах.

Камеры HSI также можно использовать для обнаружения стресса, вызываемого тяжелыми металлами в растениях, и стать более ранней и быстрой альтернативой влажным химическим методам после сбора урожая. [27] [28]

Зоология

[ редактировать ]

Гиперспектральная визуализация также используется в зоологии; он используется для исследования пространственного распределения окраски и ее распространения в ближний инфракрасный и SWIR-диапазон спектра. [29] Например, некоторые животные, такие как некоторые тропические лягушки и некоторые сидящие на листьях насекомые, хорошо отражают ближний инфракрасный диапазон. [29] [30]

Сортировка и переработка мусора

[ редактировать ]

Гиперспектральная визуализация может предоставить информацию о химических компонентах материалов, что делает ее полезной для отходов сортировки и переработки . [31] Его применяли для различения веществ из разных тканей и для идентификации натуральных, животных и синтетических волокон. [32] Камеры HSI могут быть интегрированы с системами машинного зрения и за счет упрощения платформ позволяют конечным клиентам создавать новые приложения для сортировки мусора и другие приложения для сортировки/идентификации. [33] Система машинного обучения и гиперспектральная камера могут различать 12 различных типов пластиков, таких как ПЭТ и ПП, для автоматического разделения отходов, которые по состоянию на 2020 год не стандартизированы. [34] [ необходимы дополнительные ссылки ] пластмассовые изделия и упаковка . [35] [36]

Уход за глазами

[ редактировать ]

Исследователи из Университета Монреаля работают с Photon и др. и Optina Diagnostics. [37] проверить использование гиперспектральной фотографии в диагностике ретинопатии и макулярного отека до того, как произойдет повреждение глаза. Метаболическая гиперспектральная камера обнаружит падение потребления кислорода в сетчатке, что указывает на потенциальное заболевание. Затем офтальмолог . сможет лечить сетчатку с помощью инъекций, чтобы предотвратить любое потенциальное повреждение [38]

Пищевая промышленность

[ редактировать ]
Для сканирования сыров использовалась система линейного сканирования, а изображения были получены с использованием камеры линейного сканирования, оснащенной матрицей Hg-Cd-Te (386x288), с галогенным светом в качестве источника излучения.

В пищевой промышленности гиперспектральная визуализация в сочетании с интеллектуальным программным обеспечением позволяет цифровым сортировщикам (также называемым оптическими сортировщиками ) выявлять и удалять дефекты и посторонние материалы (FM), невидимые для традиционных камерных и лазерных сортировщиков. [39] [40] За счет повышения точности удаления дефектов и FM цель предприятий пищевой промышленности состоит в повышении качества продукции и увеличении выхода продукции.

Использование гиперспектральной визуализации на цифровых сортировщиках обеспечивает неразрушающий 100-процентный контроль в процессе работы при полных объемах производства. Программное обеспечение сортировщика сравнивает собранные гиперспектральные изображения с заданными пользователем пороговыми значениями принятия/отбраковки, а система выброса автоматически удаляет дефекты и посторонние материалы.

Гиперспектральное изображение полосок картофеля с «сахарным кончиком» показывает невидимые дефекты.

Недавнее коммерческое внедрение сортировщиков пищевых продуктов на основе гиперспектральных датчиков является наиболее передовым в ореховой промышленности, где установленные системы максимально удаляют косточки, скорлупу и другие посторонние материалы (FM) и посторонние растительные вещества (EVM) из грецких орехов, орехов пекан, миндаля, фисташек. , арахис и другие орехи. В данном случае улучшенное качество продукции, низкий процент ложных браков и способность обрабатывать большое количество поступающих дефектов часто оправдывают стоимость технологии.

Коммерческое внедрение гиперспектральных сортировщиков также быстрыми темпами развивается в картофелеперерабатывающей промышленности, где эта технология обещает решить ряд нерешенных проблем с качеством продукции. В настоящее время ведутся работы по использованию гиперспектральной визуализации для обнаружения «сахарных концов». [41] «пустое сердце» [42] и «парша обыкновенная», [43] условия, от которых страдают переработчики картофеля.

Минералогия

[ редактировать ]
Набор камней сканируется с помощью тепловизора Specim LWIR-C в тепловом инфракрасном диапазоне от 7,7 мкм до 12,4 мкм. Спектры кварца полевого и шпата четко различимы. [44]

Геологические образцы, такие как керны буровых скважин , можно быстро картировать практически для всех минералов, представляющих коммерческий интерес, с помощью гиперспектральной визуализации. Объединение спектральных изображений SWIR и LWIR является стандартным для обнаружения минералов групп полевого шпата , кремнезема , кальцита , граната и оливина , поскольку эти минералы имеют наиболее характерную и сильную спектральную подпись в областях LWIR. [44]

Хорошо развито гиперспектральное дистанционное зондирование полезных ископаемых. Многие минералы можно идентифицировать по аэрофотоснимкам, и их связь с наличием ценных минералов, таких как золото и алмазы, хорошо понятна. В настоящее время достигнут прогресс в понимании взаимосвязи между утечками нефти и газа из трубопроводов и естественных скважин, а также их влиянием на растительность и спектральные характеристики. Недавняя работа включает докторскую диссертацию Верффа. [45] и Ноомен. [46]

Наблюдение

[ редактировать ]
Гиперспектральное измерение теплового инфракрасного излучения , сканирование на открытом воздухе в зимних условиях, температура окружающей среды -15°С — относительные спектры излучения от различных целей на изображении показаны стрелками. Инфракрасные спектры различных объектов, таких как стекло часов, имеют четко различимые характеристики. Уровень контрастности указывает на температуру объекта. Это изображение было получено с помощью гиперспектрального формирователя изображений Specim LWIR. [44]

Гиперспектральное наблюдение — это реализация технологии гиперспектрального сканирования в целях наблюдения . Гиперспектральная визуализация особенно полезна при военном наблюдении из-за контрмер , которые сейчас принимают военные подразделения, чтобы избежать наблюдения с воздуха. Идея, лежащая в основе гиперспектрального наблюдения, заключается в том, что гиперспектральное сканирование извлекает информацию из такой большой части светового спектра, что любой данный объект должен иметь уникальную спектральную подпись, по крайней мере, в нескольких из множества сканируемых диапазонов. Гиперспектральная визуализация также показала потенциал для использования в целях распознавания лиц . Было показано, что алгоритмы распознавания лиц с использованием гиперспектральной визуализации работают лучше, чем алгоритмы, использующие традиционную визуализацию. [47]

Традиционно коммерчески доступные тепловые инфракрасные гиперспектральные системы визуализации нуждались в охлаждении жидким азотом или гелием , что делало их непрактичными для большинства приложений наблюдения. В 2010 году компания Specim представила тепловизионную инфракрасную гиперспектральную камеру, которую можно использовать для наружного наблюдения и применения БПЛА без внешнего источника света, такого как солнце или луна. [48] [49]

Астрономия

[ редактировать ]

В астрономии гиперспектральная визуализация используется для получения спектрального изображения с пространственным разрешением. Поскольку спектр является важным диагностическим средством, наличие спектра для каждого пикселя позволяет рассмотреть больше научных случаев. В астрономии этот метод обычно называют спектроскопией интегрального поля , и примеры этого метода включают ПЛАМЯ. [50] и СИНФОНИ [51] на Очень Большом Телескопе , а также Усовершенствованном ПЗС-спектрометре рентгеновской на обсерватории Чандра, который использует эту технику.

Дистанционная химическая визуализация одновременного выброса SF 6 и NH 3 на расстоянии 1,5 км с использованием спектрометра изображений Telops Hyper-Cam. [52]

Химическая визуализация

[ редактировать ]
Основная статья: Химическая визуализация

Солдаты могут подвергаться широкому спектру химических опасностей. Эти угрозы по большей части невидимы, но их можно обнаружить с помощью технологии гиперспектральной визуализации. Telops Hyper-Cam, представленная в 2005 году, продемонстрировала это на расстоянии до 5 км. [53]

Среда

[ редактировать ]
Верхняя панель: Контурная карта усредненной по времени спектральной яркости на длине волны 2078 см. −1 соответствует линии выбросов CO 2 . Нижняя панель: Контурная карта спектрального излучения на высоте 2580 см. −1 соответствует непрерывному излучению частиц в шлейфе. Полупрозрачный серый прямоугольник указывает положение стопки. Горизонтальная линия в строке 12 между столбцами 64-128 указывает пиксели, используемые для оценки спектра фона. Измерения выполнены с помощью Telops Hyper-Cam. [54]

В большинстве стран требуется постоянный мониторинг выбросов, производимых угольными и нефтяными электростанциями, мусоросжигательными заводами для бытовых и опасных отходов, цементными заводами, а также многими другими типами промышленных источников. Этот мониторинг обычно осуществляется с использованием экстрактивных систем отбора проб в сочетании с методами инфракрасной спектроскопии. Некоторые недавние измерения расстояния позволили оценить качество воздуха, но не многие дистанционные независимые методы позволяют проводить измерения с низкой погрешностью.

Гражданское строительство

[ редактировать ]

Недавние исследования показывают, что гиперспектральная визуализация может быть полезна для обнаружения трещин в дорожных покрытиях. [55] которые трудно обнаружить на изображениях, снятых камерами видимого спектра. [55]

Биомедицинская визуализация

[ редактировать ]

Гиперспектральная визуализация также использовалась для обнаружения рака, идентификации нервов и анализа синяков. [56]

Преимущества и недостатки

[ редактировать ]

Основное преимущество гиперспектральной визуализации заключается в том, что, поскольку в каждой точке получается весь спектр, оператору не требуется предварительных знаний об образце, а постобработка позволяет извлечь всю доступную информацию из набора данных. Гиперспектральная визуализация также может использовать преимущества пространственных отношений между различными спектрами в окрестностях, позволяя создавать более сложные спектрально-пространственные модели для более точной сегментации и классификации изображения. [57] [58]

Основными недостатками являются стоимость и сложность. Для анализа гиперспектральных данных необходимы быстрые компьютеры, чувствительные детекторы и большие емкости для хранения данных. Необходима значительная емкость хранилища данных, поскольку несжатые гиперспектральные кубы представляют собой большие многомерные наборы данных, потенциально превышающие сотни мегабайт . Все эти факторы значительно увеличивают стоимость получения и обработки гиперспектральных данных. Кроме того, одним из препятствий, с которыми пришлось столкнуться исследователям, является поиск способов запрограммировать гиперспектральные спутники для самостоятельной сортировки данных и передачи только самых важных изображений, поскольку как передача, так и хранение такого большого количества данных могут оказаться трудными и дорогостоящими. [9] Поскольку это относительно новый аналитический метод, весь потенциал гиперспектральной визуализации еще не реализован.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Чилтон, Александр (07 октября 2013 г.). «Принцип работы и ключевые применения инфракрасных датчиков» . АЗосенсоры . Проверено 11 июля 2020 г.
  2. ^ Чейн-И Чанг (31 июля 2003 г.). Гиперспектральная визуализация: методы спектрального обнаружения и классификации . Springer Science & Business Media. ISBN  978-0-306-47483-5 .
  3. ^ Ханс Гран; Пол Гелади (27 сентября 2007 г.). Методы и приложения анализа гиперспектральных изображений . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-0-470-01087-7 .
  4. ^ Хаген, Натан; Куденов, Майкл В. (2013). «Обзор технологий спектральной визуализации моментальных снимков» (PDF) . Оптическая инженерия . 52 (9): 090901. Бибкод : 2013OptEn..52i0901H . дои : 10.1117/1.OE.52.9.090901 . S2CID   215807781 .
  5. ^ Перейти обратно: а б Лу, Г; Фей, Б. (январь 2014 г.). «Медицинская гиперспектральная визуализация: обзор» . Журнал биомедицинской оптики . 19 (1): 10901. Бибкод : 2014JBO....19a0901L . дои : 10.1117/1.JBO.19.1.010901 . ПМЦ   3895860 . ПМИД   24441941 .
  6. ^ Перейти обратно: а б «Спектральная визуализация и линейное несмешивание» . Микроскопия NikonU .
  7. ^ Перейти обратно: а б с д http://www.bodkindesign.com/wp-content/uploads/2012/09/Hyperspectral-1011.pdf [ пустой URL PDF ]
  8. ^ Перейти обратно: а б с Груше, Саша (2014). «OSA - базовый щелевой спектроскоп обнаруживает трехмерные сцены через диагональные срезы гиперспектральных кубов» . Прикладная оптика . 53 (20): 4594–5103. Бибкод : 2014ApOpt..53.4594G . дои : 10.1364/AO.53.004594 . ПМИД   25090082 .
  9. ^ Перейти обратно: а б Шурмер, Дж. Х. (декабрь 2003 г.), «Горизонты технологий исследовательских лабораторий ВВС»
  10. ^ «Наблюдение Земли 1 (ЭО-1)» . Earthobservatory.nasa.gov . 15 ноября 2000 г. Проверено 17 июля 2020 г.
  11. ^ Перейти обратно: а б Эллис, Дж. (январь 2001 г.) Поиск выходов нефти и загрязненной нефтью почвы с помощью гиперспектральных изображений. Архивировано 5 марта 2008 г. в Wayback Machine , журнал Earth Observation.
  12. ^ Перейти обратно: а б Лу, Гуолань; Фей, Баовэй (2014). «SPIE - Журнал биомедицинской оптики - Медицинская гиперспектральная визуализация: обзор» . Журнал биомедицинской оптики . 19 (1): 010901. Бибкод : 2014JBO....19a0901L . дои : 10.1117/1.JBO.19.1.010901 . ПМЦ   3895860 . ПМИД   24441941 .
  13. ^ «СтекПуть» . www.laserfocusworld.com .
  14. ^ Хаген, Натан; Кестер, Роберт Т.; Гао, Лян; Ткачик, Томаш С. (2012). «SPIE – Оптическая инженерия – Преимущество моментального снимка: обзор улучшения сбора света для параллельных многомерных измерительных систем» . Оптическая инженерия . 51 (11): 111702. Бибкод : 2012OptEn..51k1702H . дои : 10.1117/1.OE.51.11.111702 . ПМЦ   3393130 . ПМИД   22791926 .
  15. ^ Мирик, Майкл Л.; Соеми, Олусола О.; Хайбах, Фред; Чжан, Лися; Грир, Эшли; Ли, Хунли; Прайор, Райан; Шиза, Мария Владимировна; Фарр, младший (22 февраля 2002 г.). Кристесен, Стивен Д.; Седлачек III, Артур Дж (ред.). «Применение многомерных оптических вычислений для получения изображений в ближнем инфракрасном диапазоне». Сенсорные системы на основе вибрационной спектроскопии . 4577 : 148–158. Бибкод : 2002SPIE.4577..148M . дои : 10.1117/12.455732 . S2CID   109007082 .
  16. ^ Дж. Прайор, Райан; Хайбах, Фредерик; В Шиза, Мария; Э. Грир, Эшли; Л. Перкинс, Дэвид; Мирик, ML (1 августа 2004 г.). «Миниатюрная система стереоспектральной визуализации для многомерных оптических вычислений» . Прикладная спектроскопия . 58 (7): 870–3. Бибкод : 2004ApSpe..58..870P . дои : 10.1366/0003702041389418 . ПМИД   15282055 . S2CID   39015203 .
  17. ^ Дэвис, Брэндон М.; Хемфилл, Аманда Дж.; Себечи Малташ, Дерья; Зиппер, Майкл А.; Ван, Пин; Бен-Амоц, Дор (1 июля 2011 г.). «Многомерная гиперспектральная рамановская визуализация с использованием компрессионного обнаружения». Аналитическая химия . 83 (13): 5086–5092. дои : 10.1021/ac103259v . ISSN   0003-2700 . ПМИД   21604741 .
  18. ^ Гиперспектральная визуализация с пространственно-спектральными изображениями, полученными с помощью простого спектроскопа . 12 июля 2014 г. Архивировано из оригинала 19 декабря 2021 г. – на YouTube.
  19. ^ Польдер, Геррит; Гоуэн, Аойф (27 февраля 2020 г.). «Ажиотаж вокруг спектральных изображений» . Журнал спектральной визуализации . 9 : а4. дои : 10.1255/jsi.2020.a4 . S2CID   213347436 . Проверено 23 июля 2021 г.
  20. ^ К.М. Вейс; и др. (2017). «Сверхдешевое устройство активной многоспектральной диагностики сельскохозяйственных культур» (PDF) . Журнал датчиков IEEE . 113 : 1005–1007.
  21. ^ Смит, Р.Б. (14 июля 2006 г.), Введение в гиперспектральную визуализацию с помощью TMIPS. Архивировано 9 мая 2008 г. на Wayback Machine , веб-сайт учебных пособий MicroImages.
  22. ^ Лакар, FM; и др. (2001). «Использование гиперспектральных изображений для картирования сортов винограда в долине Баросса, Южная Австралия» . IGARSS 2001. Сканирование настоящего и решение будущего. Слушания. Международный симпозиум IEEE 2001 по геонаукам и дистанционному зондированию (кат. № 01CH37217) . Том. 6. С. 2875–2877. дои : 10.1109/IGARSS.2001.978191 . hdl : 2440/39292 . ISBN  0-7803-7031-7 . S2CID   61008168 .
  23. ^ Ферверда, Дж.Г. (2005), Составление диаграммы качества корма: измерение и картирование изменений химических компонентов в листве с помощью гиперспектрального дистанционного зондирования , Университет Вагенингена , ITC Dissertation 126, 166p. ISBN   90-8504-209-7
  24. ^ Тиллинг, А.К. и др., (2006) Дистанционное зондирование для обнаружения азотного и водного стресса у пшеницы , Австралийское общество агрономии.
  25. ^ Вермюлен, доктор философии; и др. (2017). «Оценка пестицидного покрытия семян зерновых с помощью гиперспектральной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне» . Журнал спектральной визуализации . 6 : а1. дои : 10.1255/jsi.2017.a1 .
  26. ^ Фернандес Пьерна, JA и др., «Комбинация машин опорных векторов (SVM) и спектроскопии изображений в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR) для обнаружения мяса и костей (MBM) в комбикормах» Journal of Chemometrics 18 (2004) 341 -349
  27. ^ Гарднер, Элизабет К. «Исследование показало, что листовая зелень, загрязненная тяжелыми металлами, становится фиолетовой» . Университет Пердью . Проверено 26 января 2022 г.
  28. ^ Зеа, Мария; Соуза, Аугусто; Ян, Ян; Ли, Линда; Немали, Кришна; Хоугланд, Лори (1 января 2022 г.). «Использование технологии высокопроизводительной гиперспектральной визуализации для обнаружения стресса кадмия в двух листовых зеленых культурах и ускорения усилий по восстановлению почвы» . Загрязнение окружающей среды . 292 (Pt B): 118405. Бибкод : 2022EPoll.29218405Z . дои : 10.1016/j.envpol.2021.118405 . ISSN   0269-7491 . ПМИД   34710518 . S2CID   239975631 .
  29. ^ Перейти обратно: а б Франсиско Пинто, Михаэль Мелевчик, Франк Либиш, Ахим Вальтер, Хартмут Гревен, Уве Рашер (2013), «Неинвазивное измерение отражательной способности кожи лягушки в высоком пространственном разрешении с использованием двойного гиперспектрального подхода». , Plos One , том. 8, нет. 9, стр. e73234 {{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  30. ^ Мелевчик, Майкл; Либиш, Франк; Уолтер, Ахим; Гревен, Хартмут. «Отражение ближнего инфракрасного диапазона (NIR) у насекомых – фенетические исследования 181 вида» (PDF) . Энтомология сегодня . 24 : 183–215.
  31. ^ Караджа, Али Джан; Эртюрк, Альп; Гуллу, М. Кемаль; Элмас, М.; Эртюрк, Сарп (июнь 2013 г.). «Автоматическая сортировка мусора с использованием системы коротковолновой инфракрасной гиперспектральной визуализации» . 2013 5-й семинар по гиперспектральным изображениям и обработке сигналов: эволюция дистанционного зондирования (WHISPERS) . стр. 1–4. дои : 10.1109/WHISPERS.2013.8080744 . ISBN  978-1-5090-1119-3 . S2CID   37092593 .
  32. ^ Брунн, Майкл (1 сентября 2020 г.). «Гиперспектральная визуализация сокращения текстильных отходов» . Журнал ПЕРЕРАБОТКА . Проверено 26 января 2022 г.
  33. ^ «Specim запускает комплексную платформу спектральной визуализации для сортировочной отрасли» . оптика.org . Проверено 26 января 2022 г.
  34. ^ Куреши, Мухаммад Саад; Оасмаа, Аня; Пихкола, Ханна; Девяткин Иван; Тенхунен, Анна; Маннила, Юха; Минккинен, Ханну; Похьякаллио, Майя; Лайне-Юлийоки, Ютта (1 ноября 2020 г.). «Пиролиз пластиковых отходов: возможности и проблемы». Журнал аналитического и прикладного пиролиза . 152 : 104804. Бибкод : 2020JAAP..15204804Q . дои : 10.1016/j.jaap.2020.104804 . ISSN   0165-2370 . S2CID   200068035 .
  35. ^ «Прорыв в разделении пластиковых отходов: теперь машины могут различать 12 различных типов пластика» . Орхусский университет . Проверено 19 января 2022 г.
  36. ^ Хенриксен, Мартин Л.; Карлсен, Селин Б.; Кларсков, Пернилле; Хиндж, Могенс (1 января 2022 г.). «Пластическая классификация с помощью встроенного анализа гиперспектральной камеры и машинного обучения без учителя» . Колебательная спектроскопия . 118 : 103329. doi : 10.1016/j.vibspec.2021.103329 . ISSN   0924-2031 . S2CID   244913832 .
  37. ^ "Дом" . Оптина .
  38. ^ А. М. Шахиди; и др. (2013). «Региональные вариации насыщения кислородом сосудов сетчатки человека». Экспериментальное исследование глаз . 113 : 143–147. дои : 10.1016/j.exer.2013.06.001 . ПМИД   23791637 .
  39. ^ Хиггинс, Кевин. «Пять новых технологий контроля» . Пищевая промышленность . Проверено 6 сентября 2013 г.
  40. ^ «Гиперспектральная визуализация борется с пищевыми отходами» . www.photonics.com . Проверено 26 января 2022 г.
  41. ^ Бургсталлер, Маркус; и др. (февраль 2012 г.). «В центре внимания: спектральная визуализация сортирует «сахарные» дефекты» . ПеннНу.
  42. ^ Дакаль-Ньето, Анхель; и др. (2011). Неразрушающее обнаружение полого сердца у картофеля с использованием гиперспектральной визуализации (PDF) . Спрингер. стр. 180–187. ISBN  978-3-642-23677-8 . Архивировано из оригинала (PDF) 10 августа 2014 г.
  43. ^ Дакаль-Ньето, Анхель; и др. (2011). «Обнаружение парши на картофеле с использованием системы инфракрасной гиперспектральной визуализации». Анализ и обработка изображений – ICIAP 2011 . Конспекты лекций по информатике. Том. 6979. стр. 303–312. дои : 10.1007/978-3-642-24088-1_32 . ISBN  978-3-642-24087-4 .
  44. ^ Перейти обратно: а б с Холма, Х. (май 2011 г.), Тепловая гиперспектральная визуализация в длинноволновом инфракрасном диапазоне. Архивировано 26 июля 2011 г., в Wayback Machine , Photonics.
  45. ^ Верфф Х. (2006), Дистанционное зондирование сложных объектов, основанное на знаниях: распознавание спектральных и пространственных структур, возникающих в результате просачивания природных углеводородов , Утрехтский университет , Диссертация ITC 131, 138p. ISBN   90-6164-238-8
  46. ^ Ноомен, М.Ф. (2007), Гиперспектральная отражательная способность растительности, пострадавшей от подземного просачивания углеводородного газа , Энсхеде, ITC 151p. ISBN   978-90-8504-671-4 .
  47. ^ «Исследования гиперспектрального распознавания лиц в видимом спектре с выбором диапазона признаков - журналы и журналы IEEE». CiteSeerX   10.1.1.413.3801 . дои : 10.1109/TSMCA.2010.2052603 . S2CID   18058981 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  48. ^ Фрост и Салливан (февраль 2011 г.). Технические знания, аэрокосмическая и оборонная промышленность: первая в мире тепловизионная гиперспектральная камера для беспилотных летательных аппаратов.
  49. ^ Сова Specim видит невидимый объект и определяет его материалы даже в кромешную тьму ночи. Архивировано 21 февраля 2011 г. в Wayback Machine .
  50. ^ «ПЛАМЯ - оптоволоконный многоэлементный спектрограф с большой матрицей» . ЭСО . Проверено 30 ноября 2012 г.
  51. ^ «СИНФОНИ – Спектрограф для интегральных полевых наблюдений в ближнем инфракрасном диапазоне» . ЭСО . Проверено 30 ноября 2012 г.
  52. ^ М. Чемберланд, В. Фарли, А. Вальер, Л. Бельюмер, А. Вильмер, Ж. Жиру и Дж. Лего, «Высокопроизводительная технология полевого портативного радиометрического спектрометра для получения изображений для приложений гиперспектральной визуализации», Proc. SPIE 5994, 59940N, сентябрь 2005 г.
  53. ^ Фарли В., Чемберленд М., Лаге П. и др., «Обнаружение и идентификация химических агентов с помощью инфракрасного датчика гиперспектральной визуализации». Архивировано 13 июля 2012 г. в archive.today Proceedings of SPIE Vol. 6661, 66610Л (2007).
  54. ^ Гросс, Кевин С.; Брэдли, Кеннет С.; Перрам, Глен П. (2010). «Дистанционная идентификация и количественная оценка выбросов промышленных дымовых труб с помощью визуализационной спектроскопии с преобразованием Фурье». Экологические науки и технологии . 44 (24): 9390–9397. Бибкод : 2010EnST...44.9390G . дои : 10.1021/es101823z . ПМИД   21069951 .
  55. ^ Перейти обратно: а б Абделлатиф, Мохамед; Пил, Харриет; Кон, Энтони Г.; Фуэнтес, Рауль (2020). «Обнаружение трещин в дорожном покрытии по гиперспектральным изображениям с использованием нового индекса трещин в асфальте» . Дистанционное зондирование . 12 (18): 3084. Бибкод : 2020RemS...12.3084A . дои : 10.3390/rs12183084 .
  56. ^ Лу, Гуолань; Фей, Баовэй (2014). «Медицинская гиперспектральная визуализация: обзор» . Журнал биомедицинской оптики . 19 (1): 010901. Бибкод : 2014JBO....19a0901L . дои : 10.1117/1.JBO.19.1.010901 . ISSN   1083-3668 . ПМЦ   3895860 . ПМИД   24441941 .
  57. ^ А. Пикон, О. Гита, П. Ф. Уилан, П. Ириондо (2009), Интеграция спектральных и пространственных характеристик для классификации материалов цветных металлов в гиперспектральных данных , Транзакции IEEE по промышленной информатике, Том. 5, № 4, ноябрь 2009 г.
  58. ^ Ран, Линьян; Чжан, Яннин; Вэй, Вэй; Чжан, Цилинь (23 октября 2017 г.). «Структура классификации гиперспектральных изображений с функциями пространственных пар пикселей» . Датчики . 17 (10): 2421. Бибкод : 2017Senso..17.2421R . дои : 10.3390/s17102421 . ПМК   5677443 . ПМИД   29065535 .
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы, связанные с гиперспектральными изображениями .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hyperspectral_imaging&oldid=1238230366"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 219397f7a8040769492e48295b4aa99b__1722618900
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/21/9b/219397f7a8040769492e48295b4aa99b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hyperspectral imaging - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)