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高光譜成像目前的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是什么？
點擊次數(shù)：2783 更新時間：2017-04-25
高光譜成像是分析儀器市場中成長zui快的一個部門。講述下一代高光譜成像技術(shù)的商業(yè)潛力。目前專注于高光譜和拉曼光譜成像。預(yù)測高光譜成像將會出現(xiàn)大幅增長
1、什么是高光譜成像?
高光譜成像是一種新興的技術(shù)，可以在儀器的視場范圍內(nèi)同時快速測量和分析多個物體的光譜構(gòu)成。這些成像系統(tǒng)用在多個工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域，比如高速在線檢測和嚴密的質(zhì)量控制工序。
一般說來，在加工應(yīng)用中捕捉的光譜信息，面臨著機器視覺系統(tǒng)簡單或單點光譜（single-point）測量的問題。這些儀器系統(tǒng)的成本很高，且它們只可以在整個產(chǎn)品中進行小范圍采樣，導(dǎo)致了采樣率較低。然而高光譜成像不同，可以進行大批量檢查。并且可以出任何產(chǎn)品的化學組成或光譜信號，只要在它的視場范圍內(nèi)。并且在圖像中，可以根據(jù)已經(jīng)建立起來的譜庫，用不同顏色標識出存在或者不存在的材料。
2、高光譜成像目前的主要應(yīng)用是什么？
面對不同的應(yīng)用，這種技術(shù)有三個不同的發(fā)展階段。在80年代后期和90年代早期，高光譜成像主要用在空間環(huán)境遙感，以及應(yīng)用，如和監(jiān)視。在過去十年，高光譜成像逐漸被很多商業(yè)市場采納，如食品檢測、安全、平板制造中的質(zhì)量控制和提高藥品產(chǎn)量等。下一波應(yīng)用主要在生物技術(shù)、生命科學和醫(yī)學領(lǐng)域。在此背景下，Headwall的高光譜成像儀器可以用在實驗室，檢查皮膚癌，或裝在顯微鏡上，進行藥品開發(fā)和探測細胞光譜。
3、高光譜成像zui近在這個領(lǐng)域中的主要進展有哪些？
毫無疑問，像差校正光學的應(yīng)用大幅提高了圖像性能，可以用在某些關(guān)鍵性應(yīng)用。高光譜成像已經(jīng)部署在某些需要特別看護，可能造成重大損失的環(huán)節(jié)。還有和安全領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，成像質(zhì)量是至關(guān)重要的，光譜和空間分辨率是主要的指標，不能產(chǎn)生圖像失真。因此，大部分儀器應(yīng)用了反射設(shè)計，盡量避免通過光學元件或棱鏡傳輸，這樣可以減少圖像失真或不協(xié)調(diào)的光譜測量。
4、商業(yè)化取得成功了嗎？未來將向哪個方向發(fā)展？
由于制造商們按照集成、易用的原則制造高光譜成像儀器，目前的商業(yè)化已經(jīng)取得了成功。市場上的解決方案包括了應(yīng)用軟件，讓用戶可以快速地將儀器安裝到生產(chǎn)線。當然，商業(yè)化要求高光譜儀器穩(wěn)定、耐用，在不同的測量環(huán)境中結(jié)果達到一致，特別是在工廠環(huán)境。
5、高光譜成像目前的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是什么？
目前有兩個主要的技術(shù)挑戰(zhàn)。*是如何減少高光譜成像儀器的收集數(shù)據(jù)量。目前，這種儀器捕捉了整個視場和整個空間的數(shù)據(jù)，過多的數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理帶來了沉重的負擔，對芯片數(shù)據(jù)實時處理帶來了較高的要求。另一個挑戰(zhàn)是把尺寸從柚子大小減少到橙子大小。要實現(xiàn)性能、分辨率、f/number、視場大小與設(shè)備尺寸之間的平衡。
6、下一個相關(guān)成果可能會是什么？
下一個重大的突破可能會在長波紅外光譜（LWIR）領(lǐng)域，波長大概為8到14微米。目前已經(jīng)應(yīng)用儀器就在LWIR領(lǐng)域。這個領(lǐng)域要求昂貴的探測技術(shù)，龐大的系統(tǒng)和制冷設(shè)備。新的儀器具有的性能、無制冷的微型輻射測量儀，采用噪聲等效光譜輻射和高性能檢測芯片。
1、什么是高光譜成像?
高光譜成像是一種新興的技術(shù)，可以在儀器的視場范圍內(nèi)同時快速測量和分析多個物體的光譜構(gòu)成。這些成像系統(tǒng)用在多個工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域，比如高速在線檢測和嚴密的質(zhì)量控制工序。
一般說來，在加工應(yīng)用中捕捉的光譜信息，面臨著機器視覺系統(tǒng)簡單或單點光譜（single-point）測量的問題。這些儀器系統(tǒng)的成本很高，且它們只可以在整個產(chǎn)品中進行小范圍采樣，導(dǎo)致了采樣率較低。然而高光譜成像不同，可以進行大批量檢查。并且可以出任何產(chǎn)品的化學組成或光譜信號，只要在它的視場范圍內(nèi)。并且在圖像中，可以根據(jù)已經(jīng)建立起來的譜庫，用不同顏色標識出存在或者不存在的材料。
2、高光譜成像目前的主要應(yīng)用是什么？
面對不同的應(yīng)用，這種技術(shù)有三個不同的發(fā)展階段。在80年代后期和90年代早期，高光譜成像主要用在空間環(huán)境遙感，以及應(yīng)用，如和監(jiān)視。在過去十年，高光譜成像逐漸被很多商業(yè)市場采納，如食品檢測、安全、平板制造中的質(zhì)量控制和提高藥品產(chǎn)量等。下一波應(yīng)用主要在生物技術(shù)、生命科學和醫(yī)學領(lǐng)域。在此背景下，Headwall的高光譜成像儀器可以用在實驗室，檢查皮膚癌，或裝在顯微鏡上，進行藥品開發(fā)和探測細胞光譜。
3、高光譜成像zui近在這個領(lǐng)域中的主要進展有哪些？
毫無疑問，像差校正光學的應(yīng)用大幅提高了圖像性能，可以用在某些關(guān)鍵性應(yīng)用。高光譜成像已經(jīng)部署在某些需要特別看護，可能造成重大損失的環(huán)節(jié)。還有和安全領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，成像質(zhì)量是至關(guān)重要的，光譜和空間分辨率是主要的指標，不能產(chǎn)生圖像失真。因此，大部分儀器應(yīng)用了反射設(shè)計，盡量避免通過光學元件或棱鏡傳輸，這樣可以減少圖像失真或不協(xié)調(diào)的光譜測量。
4、商業(yè)化取得成功了嗎？未來將向哪個方向發(fā)展？
由于制造商們按照集成、易用的原則制造高光譜成像儀器，目前的商業(yè)化已經(jīng)取得了成功。市場上的解決方案包括了應(yīng)用軟件，讓用戶可以快速地將儀器安裝到生產(chǎn)線。當然，商業(yè)化要求高光譜儀器穩(wěn)定、耐用，在不同的測量環(huán)境中結(jié)果達到一致，特別是在工廠環(huán)境。
5、高光譜成像目前的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是什么？
目前有兩個主要的技術(shù)挑戰(zhàn)。*是如何減少高光譜成像儀器的收集數(shù)據(jù)量。目前，這種儀器捕捉了整個視場和整個空間的數(shù)據(jù)，過多的數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理帶來了沉重的負擔，對芯片數(shù)據(jù)實時處理帶來了較高的要求。另一個挑戰(zhàn)是把尺寸從柚子大小減少到橙子大小。要實現(xiàn)性能、分辨率、f/number、視場大小與設(shè)備尺寸之間的平衡。
6、下一個相關(guān)成果可能會是什么？
下一個重大的突破可能會在長波紅外光譜（LWIR）領(lǐng)域，波長大概為8到14微米。目前已經(jīng)應(yīng)用儀器就在LWIR領(lǐng)域。這個領(lǐng)域要求昂貴的探測技術(shù)，龐大的系統(tǒng)和制冷設(shè)備。新的儀器具有的性能、無制冷的微型輻射測量儀，采用噪聲等效光譜輻射和高性能檢測芯片。
