Changchun Optik Enstitüsü, Filtre Spektroskopisi Tipi Hiperspektral Kameraların Gelişim Durumunu ve Eğilimlerini Analiz Ediyor

Hiperspektral kameralar, görüntüleme teknolojisini spektral algılama teknolojisiyle birleştirebilir ve bir hedefin uzamsal özelliklerini görüntülerken, sürekli spektral kapsama elde etmek için her bir uzamsal görüntü öğesi için çok sayıda dar bant oluşturabilir ve farklı spektral bilgiler, fiziksel farklılıkları tam olarak yansıtabilir. bir özellik içindeki yapı ve kimyasal bileşim. Geleneksel iki boyutlu uzamsal görüntüleme ile karşılaştırıldığında, hiperspektral kameralar hedef hakkında uzamsal ve spektral bilgi edinebilir. Belirli bir uzamsal çözünürlükte, geniş bir spektral bant aralığında yer özelliklerinin benzersiz sürekli spektral özelliklerini elde edebilirler, bu da yer özelliklerinin doğru bir şekilde tanımlanması ve tespit edilmesi için önemli avantajlara sahiptir. Tarım, ormancılık, su, toprak, madencilik ve diğer kaynak araştırmalarında ve çevresel izlemede önemli uygulama değerine sahiptir.

Filtre kaplama teknolojisindeki hızlı gelişmeyle birlikte, filtre spektroskopik hiperspektral kameraların gelişimi kapsamlı bir şekilde desteklenmiştir. Filtre spektroskopik prensibine dayalı hiperspektral kameralar, geniş bant genişliği, yüksek uzamsal çözünürlük, yüksek spektral çözünürlük ve hafif ve küçük boyut avantajları ile hiperspektral uzaktan algılama yüklerinin önemli bir parçası haline gelmiştir. Mikro-nano-uydu hiperspektral takımyıldızları ağında yaygın olarak kullanılırlar.

McMasters Consulting'e göre, Liu Chunyu'nun Çin Bilimler Akademisi Changchun Optik ve Hassas Mekanik ve Fizik Enstitüsü'ndeki araştırma grubu, yakın zamanda Kızılötesi ve Lazer Mühendisliği dergisinde "Filtre spektroskopik hiperspektral kameranın durumu ve eğilimleri" konulu bir makale yayınladı. gelişim." Liu Chunyu, esas olarak optik sistem tasarımı ve optoelektronik sistemlerin genel tasarımı araştırmalarıyla uğraşmaktadır.

Hiperspektral görüntüleme ilkesinin şematik diyagramı

Bu araştırma esas olarak filtre spektroskopik hiperspektral kameraları gözden geçirmekte, yurtiçi ve yurtdışındaki tipik filtre spektroskopik yerleşik hiperspektral görüntüleme yüklerini ve sahada geliştirilmekte olan filtre spektroskopik hiperspektral görüntüleme sistemlerini tanıtmaktadır ve teknik çözümleri, performans indekslerini ve uygulamaları analiz etmektedir. Bu sistemlerin beklentileri ve filtre spektroskopik prensip tabanlı hiperspektral kameraların teknik özellikleri, avantajları ve dezavantajları açıklanmaktadır. Filtre spektroskopi prensibine dayalı hiperspektral kameraların teknik yönleri, yararları ve sakıncaları açıklanmış ve son olarak filtre spektroskopik kameraların gelişim trendi öngörülmüştür.

Filtre tekerleği hiperspektral kamera, filtre tekerleğini döndürerek farklı dalga boyu bantlarının spektral görüntülerini elde etmek için filtre tekerleğini spektral eleman olarak kullanır, böylece karmaşık ila tek renkli ışığın spektral ayrımını tamamlar. Bir filtre tekerleği hiperspektral kameranın kritik bileşeni, bir filtre tekerleğinin farklı gözlem bantlarına göre karşılık gelen spektral aralığı değiştirebileceği filtre tekerleğidir. Spektral görüntüleme teknolojisinin gelişmesiyle, algılama bantlarının sayısı artıyor ve filtre çarkı artık geniş yüksek çözünürlüklü gözlem aralığını karşılayamıyor, bu nedenle multispektral algılamada giderek daha fazla kullanılıyor.

Ayarlanabilir filtreli hiperspektral kameralar, spektral bileşenler olarak ayarlanabilir filtreler kullanır ve esas olarak Sıvı Kristal Ayarlanabilir Filtre (LCTF) hiperspektral kameralar, Akusto-Optik Ayarlanabilir Filtre (AOTF) hiperspektral kameralar ve MEMS ayarlanabilir FP boşluklu kameralar olarak ayrılır. MEMS Ayarlanabilir Fabry-Perot Boşluk Filtreleri (AOTF) hiperspektral kameralar.

Ayarlanabilir filtre hiperspektral kamera olarak da bilinen kama şeklindeki filtre hiperspektral kamera, spektral ve uzamsal bölgelerde sürekli örnekleme sağlar. Konsept, filtre olarak kama şeklindeki çok katmanlı ince film ortamını kullanmak ve sensörün birkaç görüntü öğesinin ayarlanabilir filtrenin belirli bir spektral bandına karşılık gelmesi için bunu iki boyutlu bir dizi dedektörün yakınına monte etmektir. Degrade filtrenin çubukları ile dedektörün görüntü öğeleri arasındaki yazışmaya bağlı olarak, gradyan filtreli hiperspektral kameralar doğrusal gradyan ve filtre dizisi tiplerine ayrılabilir.

Aşamalı bir doğrusal filtrenin yapısı ve spektroskopisi

"Nanokristaller" olarak da bilinen kuantum noktaları, oldukça kararlı ve büyük bir eksiton dalgasının yarıçapından daha küçük bir yarıçapa sahip inorganik malzemelerdir. Farklı türde kuantum noktalarının entegre edilmesi, kuantum nokta spektrometresinin (CQD) geliştirilmesinin arkasındaki ilke olan farklı dalga boylarının eşzamanlı olarak algılanmasına olanak tanır. Yüksek hassasiyetli optik ve mekanik bileşenlere sahip geleneksel spektrometre konsepti, hantal, pahalı, karmaşık ve uygulamada ciddi şekilde sınırlıdır.

NIR kuantum nokta spektrometresinin prensip diyagramı

Genel olarak, filtre spektroskopisi tipi hiperspektral kamera başlangıç ​​aşamasındadır ve spektral çözünürlüğünün hala yüksek hassasiyetli ızgara dispersiyon spektroskopisi yöntemiyle karşılaştırılabilir olması gerekir. Ek olarak, filtre ve detektör kombinasyonu, sistemin spektral çözünürlüğünü daha da geliştirecek ve bu, yüksek hassasiyetli ızgara dağılımlı spektroskopi ile bile karşılaştırılabilir. Bu nedenle, filtre ve detektör gofretlerinin birleştirilmesi, kaplamalı hiperspektral kameraların önemli bir gelişme eğilimidir. Filtre tabanlı hiperspektral kameraların geliştirilmesinin hiperspektral görüntüleme alanında yıkıcı bir büyüme sağlayacağını ve bunun da mikro-nano uydular için hiperspektral uzaktan algılama teknolojisinin gelişmesine neden olacağını ve teknik altyapıyı genişleteceğini görmek kolaydır. Ulusal ekonomiye daha iyi hizmet etmek için yörüngedeki mikro-nano-hiperspektral uydu takımyıldızlarının gelecekteki operasyonel operasyonu için temel.

Bu proje, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (41504143), Çin Bilimler Akademisi'nin Araştırma Ekipmanı Geliştirme Projesi (YJKYYQ20190044), Anhui Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı (1908085 ME135) ve Gençlik Yenilik Teşvik Konseyi tarafından desteklenmiştir. Çin Bilimler Akademisi (2016-203).