高光谱相机(Hyperspectral Camera)

高光谱相机(Hyperspectral Camera)

高光谱相机:是一种可以采集 连续、多达上百个窄波段的光谱信息 的成像设备。它的核心特征是:每个像素点都拥有一个完整的光谱曲线,类似于"像素级别的光谱仪"。

举例:

  • 普通彩色相机采集 R/G/B(3个通道)

  • 多光谱相机采集 ~4--10 个通道(如红光、绿光、红边、NIR)

  • 高光谱相机 采集 几十到几百个波段,每个波段宽度很窄(<10nm)

高光谱 vs 多光谱:

项目 多光谱(Multispectral) 高光谱(Hyperspectral)
📈 波段数量 3--10 个(典型:5/6/8 个) 几十至几百个(如 50--300)
🎯 波段间隔 离散波段(选择性) 连续、等间隔的窄带 ✅
📷 主要应用 精准农业、植被指数、地形分析 物质识别、分类、反演、异常检测
🧪 数据结构 多通道图像栅格 光谱立方(Hypercube)
💾 数据体量 小,易处理 非常大(GB 级/帧)
💻 AI可训练性 一般,适合分类 强,适合光谱特征识别 ✅
🎯 精细程度 粗分类(健康/病害) 细分类(病种/污染类型) ✅
💰 成本 较低(2k--10k) 较高(7k--100k+) ❗

高光谱相机的常见结构类型

类型 原理 优缺点
推扫式(Line-Scan) 类似卫星推扫,从一条线逐帧扫描 画质极高、需平台稳定、后处理复杂
快照式(Snapshot) 像素点通过马赛克滤光片获得不同波段 体积小、实时性强、分辨率略损失
滤波轮式 光路上旋转多个滤光片拍摄 成本低,但慢且不适合动态场景
可调滤光片(如AOTF) 通过电压调节波段 精度高,但价格贵、操作复杂

高光谱成像的典型应用

应用领域 描述
🌾 精准农业 植被健康、病害识别、水分含量分析、作物分类
🧱 建筑与文化遗产 壁画颜料识别、退化分析、修复辅助
🛢️ 地质与矿产 矿石识别、土壤类型分析
🔬 医疗诊断 皮肤癌检测、组织成分分析
🛫 无人机航测 地表材质识别、污染物追踪、目标分类
🧠 AI 模型训练 利用光谱曲线训练物质识别模型
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