Моментальная гиперспектральная визуализация

Моментальная гиперспектральная визуализация ^[1] это метод получения гиперспектральных изображений за одно время интегрирования детекторной матрицы. Этот метод не требует сканирования, в отличие от методов сканирования метлой и метлой . Отсутствие движущихся частей означает, что ^[2] следует избегать артефактов движения. Этот прибор обычно оснащен матрицами детекторов с большим количеством пикселей.

Разработка

Хотя первое известное упоминание об устройстве гиперспектральной визуализации моментальных снимков — «слайсере изображений» Боуэна — датируется 1938 годом, ^[3] эта концепция не имела успеха, пока не было доступно большее пространственное разрешение. С появлением крупноформатных детекторных матриц в конце 1980-х и начале 1990-х годов была разработана серия новых методов гиперспектральной визуализации моментальных снимков, позволяющих воспользоваться преимуществами новой технологии: метод, который использует пучок волокон в плоскости изображения и переформатирует волокна. на противоположном конце связки к длинной линии, ^[4] просмотр сцены через 2D- решетку и восстановление мультиплексированных данных с помощью компьютерной томографии , математики ^[5] (на основе линз) интегральный полевой спектрограф , ^[6] модернизированная версия слайсера изображений Боуэна. ^[7] Совсем недавно ряд исследовательских групп попытались усовершенствовать эту технологию, чтобы создать устройства, пригодные для коммерческого использования. Эти новые устройства включают в себя имидж-сканер HyperPixel Array, производную от интегрального полевого спектрографа, ^[8] подход многоапертурного спектрального фильтра, ^[9] подход , основанный на компрессионном зондировании, с использованием кодированной апертуры , ^[10] подход на основе микрограненого зеркала, ^[11] обобщение фильтра Лио , ^[12] и обобщение подхода фильтра Байера к мультиспектральной фильтрации. ^[13]^[14]

Безщелевая спектроскопия может считаться основным методом гиперспектральной визуализации снимков. Разнесенные точечные источники, такие как разреженное поле звезд, необходимы, чтобы избежать перекрытия спектра детектора.

Приложения

Хотя инструменты моментальных снимков занимают видное место в исследовательской литературе, ни один из этих инструментов не получил широкого распространения в коммерческом использовании (т.е. за пределами профессионального астрономического сообщества) из-за производственных ограничений. Таким образом, их основным местом действия по-прежнему остаются астрономические телескопы . Одной из основных причин популярности устройств моментальных снимков в астрономическом сообществе является то, что они значительно увеличивают светосилу телескопа при выполнении гиперспектральных изображений. ^[15]^[16] Последние применения были в спектроскопии почвы. ^[17] и науки о растительности. ^[18]

См. также

Ссылки

^ Хаген, Натан; Куденов, Майкл В. «Обзор технологий спектральной визуализации моментальных снимков» . Шпион. Цифровая библиотека . Оптическая инженерия. Архивировано из оригинала 20 сентября 2015 года . Проверено 2 февраля 2017 г. {{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
^ Методы моментальных снимков, Михельс Р. « 16 Справочник по оптическим компонентам », Hanser Verlag 445-464 : 978-3-446-44115-6 (2014).
^ И.С. Боуэн, «Слайсер изображения, устройство для уменьшения потерь света на щели звездного спектрографа», Astrophysical Journal 88 : 113-124 (1938).
^ С. К. Барден и Р. А. Уэйд, «DensePak и получение спектральных изображений с помощью волоконной оптики», в книге «Волоконная оптика в астрономии» , Астрономическое общество Тихоокеанской конференции, серия 3 : 113-124 (1988).
^ Такаюки Окамото и Ичиро Ямагути, « Одновременное получение информации о спектральном изображении », Optics Letters 16 : 1277-1279 (1991).
^ Р. Бэкон, Г. Адам, А. Баран, Г. Куртес, Д. Дюбе, Ж. П. Дюбуа, « 3D-спектрография с высоким пространственным разрешением. I. Концепция и реализация спектрографа интегрального поля TIGER », Приложение по астрономии и астрофизике 113 : 347-357 (1995).
^ Л. Вайцель, А. Краббе, Х. Крокер, Н. Татт, Л. Е. Таккони-Гарман, М. Кэмерон и Р. Гензель, « 3D: Спектрометр формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне следующего поколения », Приложение по астрономии и астрофизике 119 : 531 -546 (1995).
^ Бодкин А., Шейнис А., Дейли Дж., Бивен С., Вайнхаймер Дж. «Моментальные гиперспектральные изображения — камера с гиперпиксельной матрицей», Proc. ШПИЕ, 7334-17, (2009 г.)
^ С.А. Мэтьюз, « Проектирование и изготовление недорогой многоспектральной системы визуализации », Applied Optics 47 : F71-F76 (2008).
^ А. Вагадарикар, Р. Джон, Р. Уиллетт и Д. Брэди, « Конструкция одного диспергатора для получения спектральных изображений с кодированной апертурой », Applied Optics 47 : B44-B51 (2008).
^ Л. Гао, Р.Т. Кестер, Т.С. Ткачик, « Гиперспектральная флуоресцентная микроскопия на компактном спектрометре среза изображений (ISS) », Optics Express 17 : 12293-12308 (2009).
^ А. Горман, Д. В. Флетчер-Холмс и А. Р. Харви, « Обобщение фильтра Лио и его применение для моментальных спектральных изображений », Optics Express 18 : 5602-5608 (2010).
^ Н. Гупта, П.Р. Эш и С. Тан, « Миниатюрный мультиспектральный формирователь изображений », Optical Engineering 50 : 033203 (2011).
^ И. Дж. Вон, А. С. Аленин и Дж. С. Тё, « Проектирование матриц фильтров фокальной плоскости I: прямоугольные решетки », Optics Express 25 : 10 (2017).
^ М. А. Бершади, «3D-спектроскопические приборы», появится в журнале «3D-спектроскопия в астрономии», XVII Зимняя школа астрофизики Канарских островов, ред. Э. Медиавилла, С. Аррибас, М. Рот, Дж. Сепа-Ног и Ф. Санчес, издательство Кембриджского университета (2009).
^ Н. Хаген, Р.Т. Кестер, Л. Гао и Т.С. Ткачик, « Преимущество моментального снимка: обзор улучшения сбора света для параллельных многомерных измерительных систем », Optical Engineering 51 : 111702 (2012).
^ Юнг А., Воланд М. и Тиле-Брюн С. « Использование портативной камеры для проксимального зондирования почвы с данными гиперспектрального изображения », Дистанционное зондирование , 7 (9): 11434-11448 (2015).
^ Аасен Х., Буркарт А., Болтен А. и Барет Г., « Создание трехмерной гиперспектральной информации с помощью легких камер снимков БПЛА для мониторинга растительности: от калибровки камеры до обеспечения качества » . Журнал ISPRS по фотограмметрии и дистанционному зондированию 108: , 245-259 (2015).

[1] Хаген, Натан; Куденов, Майкл В. «Обзор технологий спектральной визуализации моментальных снимков» . Шпион. Цифровая библиотека . Оптическая инженерия. Архивировано из оригинала 20 сентября 2015 года . Проверено 2 февраля 2017 г. {{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )

[2] Методы моментальных снимков, Михельс Р. « 16 Справочник по оптическим компонентам », Hanser Verlag 445-464 : 978-3-446-44115-6 (2014).

[3] И.С. Боуэн, «Слайсер изображения, устройство для уменьшения потерь света на щели звездного спектрографа», Astrophysical Journal 88 : 113-124 (1938).

[4] С. К. Барден и Р. А. Уэйд, «DensePak и получение спектральных изображений с помощью волоконной оптики», в книге «Волоконная оптика в астрономии» , Астрономическое общество Тихоокеанской конференции, серия 3 : 113-124 (1988).

[5] Такаюки Окамото и Ичиро Ямагути, « Одновременное получение информации о спектральном изображении », Optics Letters 16 : 1277-1279 (1991).

[6] Р. Бэкон, Г. Адам, А. Баран, Г. Куртес, Д. Дюбе, Ж. П. Дюбуа, « 3D-спектрография с высоким пространственным разрешением. I. Концепция и реализация спектрографа интегрального поля TIGER », Приложение по астрономии и астрофизике 113 : 347-357 (1995).

[7] Л. Вайцель, А. Краббе, Х. Крокер, Н. Татт, Л. Е. Таккони-Гарман, М. Кэмерон и Р. Гензель, « 3D: Спектрометр формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне следующего поколения », Приложение по астрономии и астрофизике 119 : 531 -546 (1995).

[8] Бодкин А., Шейнис А., Дейли Дж., Бивен С., Вайнхаймер Дж. «Моментальные гиперспектральные изображения — камера с гиперпиксельной матрицей», Proc. ШПИЕ, 7334-17, (2009 г.)

[9] С.А. Мэтьюз, « Проектирование и изготовление недорогой многоспектральной системы визуализации », Applied Optics 47 : F71-F76 (2008).

[10] А. Вагадарикар, Р. Джон, Р. Уиллетт и Д. Брэди, « Конструкция одного диспергатора для получения спектральных изображений с кодированной апертурой », Applied Optics 47 : B44-B51 (2008).

[11] Л. Гао, Р.Т. Кестер, Т.С. Ткачик, « Гиперспектральная флуоресцентная микроскопия на компактном спектрометре среза изображений (ISS) », Optics Express 17 : 12293-12308 (2009).

[12] А. Горман, Д. В. Флетчер-Холмс и А. Р. Харви, « Обобщение фильтра Лио и его применение для моментальных спектральных изображений », Optics Express 18 : 5602-5608 (2010).

[13] Н. Гупта, П.Р. Эш и С. Тан, « Миниатюрный мультиспектральный формирователь изображений », Optical Engineering 50 : 033203 (2011).

[14] И. Дж. Вон, А. С. Аленин и Дж. С. Тё, « Проектирование матриц фильтров фокальной плоскости I: прямоугольные решетки », Optics Express 25 : 10 (2017).

[15] М. А. Бершади, «3D-спектроскопические приборы», появится в журнале «3D-спектроскопия в астрономии», XVII Зимняя школа астрофизики Канарских островов, ред. Э. Медиавилла, С. Аррибас, М. Рот, Дж. Сепа-Ног и Ф. Санчес, издательство Кембриджского университета (2009).

[16] Н. Хаген, Р.Т. Кестер, Л. Гао и Т.С. Ткачик, « Преимущество моментального снимка: обзор улучшения сбора света для параллельных многомерных измерительных систем », Optical Engineering 51 : 111702 (2012).

[17] Юнг А., Воланд М. и Тиле-Брюн С. « Использование портативной камеры для проксимального зондирования почвы с данными гиперспектрального изображения », Дистанционное зондирование , 7 (9): 11434-11448 (2015).

[18] Аасен Х., Буркарт А., Болтен А. и Барет Г., « Создание трехмерной гиперспектральной информации с помощью легких камер снимков БПЛА для мониторинга растительности: от калибровки камеры до обеспечения качества » . Журнал ISPRS по фотограмметрии и дистанционному зондированию 108: , 245-259 (2015).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]