高光谱成像仪技术原理及结构

来源：赛斯拜克发表时间：2023-06-15 浏览量：719 作者：awei

高光谱成像仪是一种用于物理学领域的分析仪器，于2016年01月04日启用。高光谱成像仪配置标准的信号采集软件，可进行高光谱影像及光谱数据的采集和简单处理，可实时获取样品光谱及影像信息，将扫描结果存储为图像、表格等各种格式，数据可以被多种第三方专业的数据分析软件调用，极大的扩展了仪器的使用范围。广泛应用于工业分选、精准农业、色差检测、食品检测、医学制药、文物保护、刑侦检测、环境监测等领域。

中文名
高光谱成像仪
外文名
hyperspectral imager
用途
无损检测

产地
中国
学科领域
物理学
启用日期
2016年01月04日
所属类别
分析仪器 > 光谱仪器 > 光谱成像仪

技术原理

高光谱成像技术是基于非常多窄波段的影像数据技术，它将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何空间及一维光谱信息，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。高光谱成像技术发展迅速，常见的包括光栅分光、声光可调谐滤波分光、棱镜分光、芯片镀膜等。

高光谱成像仪

技术指标

波长覆盖范围：400nm~1700nm；5nm(1000nm~1700nm)。

主要功能

将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何空间及一维光谱信息。

技术应用

主要功能是测量地表植被、农作物、土壤、岩石、水体等地物光谱，主要应用领域为农业遥感和精准农业、林业研究和水体遥感、地质勘察、矿产勘探及开采、食品及药品质量检测及品质鉴定。

主要优势

高光谱成像仪具有快速的数据采集和处理能力。高光谱相机采用连续扫描的方式获取光谱数据，具有较快的数据采集速度。这对于无损检测来说非常重要，特别是在实时监测和快速检测的场景下。高光谱相机可以实时获取大量的光谱数据，并通过快速的数据处理算法进行分析和判读。这大大提高了无损检测的效率和实用性，有助于快速发现和解决潜在问题。

高光谱成像系统组成部分

光源相机（成像光谱仪+ccd）装备有图像采集卡的计算机是高光谱成像技术的硬件组成，其光谱的覆盖范围为200-400nm，400-1000nm，900-1700nm，1000-2500nm。其中光谱相机的主要组成部分为准直镜，光栅光谱仪，聚焦透镜以及面阵ccd。

其扫描过程是当ccd探测器在光学焦面的垂直方向上做横向扫描（x），当横向的平行光垂直入射到投身光栅是就形成了光栅光谱，这是象元经过高光谱仪在ccd上得出的数据，它的横向式x方向上的像素点也就是扫描的象元，它的总想是各象元对应的信息。在检测系统输送前进是排列的他测器完成纵向扫面（y）。综合扫描信息即可得到物体的三围高光谱数据。

技术参数

高光谱成像仪
型号	SC200	SC220	SC230	SC250
参数	可见光高光谱成像仪	可见近红外高光谱成像仪	可见近红外高光谱成像仪	近红外高光谱成像仪
分光方式	透射光栅	透射光栅	透射光栅	透射光栅
光谱范围	400-700nm	400-1000nm	400-1000nm	900-1700nm
光谱波段数	600(1x),300(2x),150(4x)	1200(1x),600(2x),300(4x)	1100(1x),550(2x),275(4x)	256
光谱分辨率	优于2.5nm	优于2.5nm	优于2.5nm	优于6nm
狭缝宽度	25µm	25µm	20µm	30µm
透射效率	>60%	>60%	>60%	>60%
F数	F/2.6	F/2.6	F/2.6	F/2.0
探测器	CMOS	CMOS	CMOS	InGaAs
空间像素数	1920(1x),960(2x),480(4x)	1920(1x),960(2x),480(4x)	1600(1x),800(2x),400(4x)	320
像素尺寸	5.86 µm	5.86 µm	9 µm	30 µm
有效像素位深	12bits	12bits	12bits	14 bits
标配镜头焦距	25mm	25mm	25mm	25mm
工作距离	200mm-∞	200mm-∞	200mm-∞	200mm-∞
纵向视场角（FOV）	＞25°	＞25°	＞25°	＞21°
图像分辨率	1920*1920	1920*1920	1600*1600	*320320**
采集速度	≤15s	≤15s	≤10s	≤5s
杂散光	＜0.5%	＜0.5%	＜0.5%	＜0.5%
数据接口	USB 3.0	USB 3.0	USB 3.0	GigE
镜头接口	C-Mount	C-Mount	C-Mount	C-Mount
可选焦距	8mm/16mm/25mm/35mm	8mm/16mm/25mm/35mm	8mm/16mm/25mm/35mm	8mm/16mm/25mm/35mm
供电方式	内置电池，外接电源	内置电池，外接电源	内置电池，外接电源	内置电池，外接电源
辅助成像	内置辅助相机，实现对扫描区域的监控	内置辅助相机，实现对扫描区域的监控	内置辅助相机，实现对扫描区域的监控	内置辅助相机，实现对扫描区域的监控
重量	小于4kg	小于4kg	小于4kg	小于7kg
尺寸	长（不含镜头）宽高（不含脚垫） 297156126mm	长（不含镜头）宽高（不含脚垫） 297156126mm	长（不含镜头）宽高（不含脚垫） 297156126mm	*长（不含镜头）宽高（不含脚垫）* *297156126mm*
工作温度	‘0-40℃	‘0-40℃	‘0-40℃	‘0-40℃
存储温度	‘0-50℃	‘0-50℃	‘0-50℃	‘0-50℃
软件	采集软件+SDK	采集软件+SDK	采集软件+SDK	采集软件+SDK
包装	定制包装箱	定制包装箱	定制包装箱	定制包装箱

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