在當(dāng)今的機器視覺領(lǐng)域，傳統(tǒng)的紅綠藍(RGB)相機已被廣泛應(yīng)用。它們通過捕捉物體的形狀和顏色，為我們提供了豐富的視覺信息。但是，RGB相機的能力僅限于三個可見光波段，這在某種程度上限制了它們的識別能力。

與此相反，高光譜技術(shù)的崛起正徹底改變這一局面。高光譜成像（HSI）技術(shù)不僅覆蓋了RGB相機的可見光范圍，而且延伸到了其他光譜區(qū)域，如近紅外（NIR）和可見近紅外（VNIR），中波MWIR和長波LWIR區(qū)域。這一創(chuàng)新技術(shù)通過在廣泛的光譜帶寬內(nèi)記錄數(shù)百個連續(xù)光譜通道，為我們提供了前所未有的物質(zhì)識別能力。

高光譜成像技術(shù)的核心在于其對每種材料獨特化學(xué)成分的敏感性。每種物質(zhì)都會以其獨特方式對電磁頻譜產(chǎn)生反應(yīng)，這就像每個人都有獨一無二的指紋一樣。利用這一原理，高光譜相機如Specim FX10和FX17，不僅能夠捕捉物體的形狀和顏色，還能提取出物體的“化學(xué)指紋”，從而實現(xiàn)更加精確和全面的識別。

圖 1：杏仁（Specim FX10；紅色）和殼（Specim FX10；洋紅色）的 VNIR 光譜。杏仁色（深藍色）和貝殼色（青色）的 RGB 分量?？蓽y量的 RGB 相機波段由各自的垂直線表示。

在此示例中，與堅果油相關(guān)的 930 nm 光譜特征為準確分選提供了精確且選擇性的特征。RGB 相機僅限于三個色帶，完全缺少最相關(guān)的分選標準。

除了將靈敏度擴展到近紅外 (NIR) 光譜區(qū)域之外，Specim FX10 高光譜相機測量的數(shù)百個波段比僅由 RGB 相機的三個波段表示的彩色圖像能夠更準確地描繪彩色圖像。 超出可見光譜范圍的高光譜相機（例如 Specim FX17）涵蓋 900 – 1700 nm 的近紅外范圍。這些相機提供適用于更強大模型的擴展光譜數(shù)據(jù)（取決于應(yīng)用要求）。如圖 2 所示，Specim FX17 相機將是從杏仁和開心果的外殼和外來污染物中分選的最佳儀器，其性能優(yōu)于基于 RGB 的模型。值得注意的是，其他應(yīng)用可能需要具有短波紅外（SWIR，1700 – 2500 nm）、中波紅外（MWIR，2.7 – 5.3 um）和長波紅外（LWIR）靈敏度的高光譜相機, 8 – 12 um) 光譜區(qū)域。

圖 2：基于 RGB 相機、Specim FX10 和 FX17 數(shù)據(jù)的照片和模型預(yù)測。開心果和堅果分類為綠色，貝殼分類為藍色，木材分類為黃色。

表 1：綠色 = 良好，橙色 = 較差，紅色 = 不相關(guān)

高光譜技術(shù)在食品質(zhì)量監(jiān)控、藥品檢測、工業(yè)分選等領(lǐng)域展示了巨大的潛力。例如，在食品安全檢測中，高光譜成像能夠識別出食品中的微小污染物和不同的化學(xué)成分，保障食品的安全和品質(zhì)。

隨著人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷進步，高光譜成像的應(yīng)用前景將更加廣闊。這種結(jié)合了先進成像技術(shù)和強大數(shù)據(jù)分析能力的創(chuàng)新解決方案，正開啟了物體識別和材料分析的新紀元。

在未來，我們可以期待高光譜成像技術(shù)在更多領(lǐng)域發(fā)揮其獨特的作用，從環(huán)境監(jiān)測到宇航技術(shù)，從生物醫(yī)學(xué)到農(nóng)業(yè)科技，它的應(yīng)用潛力是無限的。

(來源:Specim高光譜成像)