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颜色领域的光谱成像技术

时间:2021-05-07 19:42来源:德光浦 作者:德光浦 点击:
随着光谱测量及颜色再现技术的发展,光谱成像已经成为颜色标准化测量及颜色再现领域的不可或缺的技术手段之一。与高光谱成像、超光谱成像等相比较,颜色领域的光谱成像技术具有颜色再
    光谱成像技术(Spectral Imaging Technology),通常又称成像光谱仪(Imaging Spectrometer)技术。
      

    将成像技术与光谱技术结合,能够在连续光谱段上对同一目标成像,并能获取该目标任一像元的光谱信息,即获取光谱图像立方体

    光谱成像技术在颜色科学相关领域具有诸多特点或优势,其中包括:(1) 比传统的三基色测量系统的色域更广,从而有效提高颜色信息获取、传递、再现的准确性;(2)可以有效克服传统的三基色测量同色异谱问题,从而实现颜色图像的标准化、高保真再现;(3)特别适合对复杂目标场景的光谱测量颜色复制,如纸币、艺术品、纺织品、珠宝玉石、建筑材料、博物馆文物等。

    颜色领域的光谱成像系统的一般由两部分组成:多通道光谱图像获取的光学系统、以及基于光谱成像光学系统的光谱构建及颜色再现方法(以算法为主)。经过多年的发展,目前的多光成像系统无论在硬件装置还是算法理论方面都已经逐渐成熟。但是,对于快速运动、光照瞬变、高动态范围的目标场景,光谱成像技术的理论与技术还有待进一步发展。

 

颜色领域的光谱成像技术


    光谱成像技术按照光谱分辨率通常划分为:
 
    (1)光谱成像(Multi-spectral Imaging), 其光谱分辨率Δλ/λ>0.1; 
    (2)高光谱成像(Hyperspectral Imaging), 其光谱分辨率Δλ/λ>0.01;
    (3)超光谱成像(Ultra-spectral Imaging), 其光谱分辨率Δλ/λ>0.001。

    随着光谱测量颜色再现技术的发展,光谱成像已经成为颜色标准化测量颜色再现领域的不可或缺的技术手段之一。与高光谱成像、超光谱成像等相比较,颜色领域的光谱成像技术具有颜色再现精度高、空间分辨率高、实时性好等特点,因此成为目前颜色科学领域的重要研究方向之一。

快照式光谱成像


    快照式光谱成像(Snapshot Spectral Imaging)又被称为实时光谱成像(Real Time Spectral Imaging),是目前光谱成像领域的一个重要发展方向,该类技术可以在瞬间(毫秒甚至更短)捕获目标场景的光谱图像信息,从而实现光谱重建及颜色再现,这一特点在颜色科学与技术领域的诸多应用中尤为重要。事实上,被测目标场景经常处于运动和变化之中,其中包括目标和背景的光照强度、亮度、对比度、颜色、几何尺度、纹理特性、位置、方位等的变化,这些变化往往导致目标场景的光度范围、光谱特征、色貌属性等发生变化。传统的光谱成像技术大都采用光谱通道切换、推扫、窗扫等方式获取目标的光谱图像立方体,因此难以满足对运动或瞬变目标场景的光谱图像立方体的快速捕捉。

 
    随着光学工程相关领域软硬件技术的快速发展,快照式光谱成像技术的水平也得到不断提高。迄今为止,国际上出现了多种快照式光谱成像系统的实现途径,其中包括:多传感器同时快照式光谱成像、像元级滤色阵列快照式光谱成像、计算层析快照式光谱成像、微透镜阵列(Lenslet Arrays)快照式光谱成像、双向滤色器阵列(Dichroic Filter Array)快照式光谱成像等。

多相机阵列快照式光谱成像:
 

颜色领域的光谱成像技术

颜色实验室研发的8通道光谱成像系统
 

 

颜色领域的光谱成像技术
市场上的代表产品:10通道专业级遥感多光谱相机系统- RedEdge-MX-Dual

 

滤光片切换式快照式光谱成像:

 

颜色领域的光谱成像技术
快照式多光谱相机摄于北京颜色实验室

产品链接

 

           颜色领域的光谱成像技术

            拍摄图像
 

微透镜阵列+双折射晶体快照式光谱成像:

颜色领域的光谱成像技术

 
(责任编辑:德光浦)
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