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高光谱,你到底看到了多少样品?

发布时间:2021-04-02 16:21:06 浏览量:441 作者:Lucian

摘要

在推扫式高光谱中,整个样品或场景并不能一下子全部看到,而只能看到一条细线。需要移动才能对整个物体进行成像,例如,一个传

送带或无人机。然而,我们可能还是想知道有多少样品、场景或目标被传感器看到。

正文


用于工业环境或机载平台(UAV或飞机)的高光谱相机通常是以推扫的方式工作。这些相机,例如Specim Ones,都遵循以下同样的方

法:
• 一个前置镜头,用来定义视场。

• 入口狭缝,使传感器一次只能看到目标物体的一条线。

色散光学组件,使进入系统的细束光分光扩散到最后的主要部件上。

• 矩阵探测器。

在这样的配置下,整个样品或场景并不能一下子全部看到,而只能看到一条细线。需要移动才能对整个物体进行成像,例如,一个传送

带或无人机。然而,我们可能还是想知道有多少样品、场景或目标被传感器看到。


传感器有效探测的内容取决于以下几个参数:

• 相机的帧频

• 移动的速度

• 积分时间

• 相机的狭缝宽度

• 前置物镜

• 测量距离

为了充分理解这一点,让我们看图1,并以一个具体的例子:将一个specim FX17高光谱相机放置在1m宽的传送带上,以2m/s的速度对

塑料薄片进行分类。


 
ISPlay: inline !important; orphans: 2; float: none; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: transparent;">(图1)探测器根本看不到的区域


1、作为第一步,我们将假设用户想要保证图片正确的长宽比,即一个圆形的物体成像也为圆形。由于FX17高光谱相机测量光谱大于

640像素每条视线,每个像素覆盖了传送带的1000 / 640 = 1.56毫米。相机的帧频需要设置为1282帧/秒才能得到“正方形”像素。这在

FX17上是可以做到的,通过减少光谱波段的数量,例如,通过测量112个波段的光谱(而900 - 1700 nm的整个范围将需要224个波段)。


2、当把相机设置为1282帧/s时,每隔0.78毫秒就会获得一个新的行(帧)。在此期间,传送带移动了1.56毫米,这对用户保持长宽比是

有意义的。然而,这里最重要的是在相机在积分时间内有效地拍摄数据时传送带的传送距离。在1282帧/s下工作的最大积分时间大约

是0.5毫秒。这意味着在这段时间内,传送带将拍摄超过1毫米的数据。因此,在图1中,A = 1 mm。


3、FX17默认用的是38度前置物镜,需放置在距传送带1.45米处;从这个距离,相机探测到的线的宽度是3.48毫米。


此时处在缝的宽度比A大很多的配置中,图1将变成如下:


 


可以看到,由于缝的宽度很大,两个连续的帧相互重叠。即使获得的帧的速度是原来的两倍(在例子中是641帧),长宽比也不会再保持

了(一个圆形的物体会被成像为一个椭圆形)。但是,我们还是可以得到了完整的图像样本。


观察狭缝图像的宽度与在积分时间内传送带运行的距离,每帧之间传送带运行的的距离可达4.48 mm,导致样品完整成像的帧频为446 

fps。如果帧频降低,两个连续的帧不再重叠,部分样本将不会被捕获。


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