成像原理
- l 获取的高光谱数据为三维立方体x, y, l，其中x, y为空间维分布，l为光谱维分布；
- l 图像上每一像素点均有一条连续的光谱曲线；
- l 每个灰度图像记录的是由可调谐激光器发射的不同波长；
- l 可通过调节可调谐激光器的输出光源来改变数据立方体的波长维度信息。
可调谐脉冲激光成像仪成像原理图及成像系统
可调谐脉冲激光成像仪组成部分
可调谐激光器(OPO)
采用脉冲可调谐激光器（OPO）作为光源通过其连续输出不同波长的光，经光纤传输，使得不同波长的激光照射到样本上，在激光与物质相关作用之后，其反射光谱被探测器捕捉形成高光谱数据（无需光学滤光片、无需光谱仪）。
OPO 产生非常短的脉冲，大约5ns，导致非常高的瞬时功率（可获取高质量图像）和非常低的平均功率（样品不会被加热）。
短脉冲可以在环境光线下工作，从而不受周边环境的影响。
可调谐激光器(OPO)的特点
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属性 |
作用 |
优势 |
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调制范围宽 |
410nm~2400nm |
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谱线宽度较小 |
光谱分辨率高<0.1nm~2.5nm |
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短脉冲（5ns） |
积分时间短 |
有相机快门（不受到环境光影响） |
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高强度 |
单帧采集 |
扫描时间短，大视场 |
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低功率 |
样品受到照射时不会发热 |
对样品无损 |
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波长测量 |
实时波长校准 |
光谱准确度高 |
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光纤传输 |
简单、高效的传输方式 |
灵活、柔软 |
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探测器（相机）
HySPEC红外高光谱相机：
探测器属性:锑化铟（InSb）或 铟镓砷（InGaAs）
探测器像素：640x512 或320x256
视场角：< 9mm to > 20 cm
波长范围: 1000 nm~2400 nm (InSb, MCT) 1000 – 1700 nm (InGaAs)
光谱分辨率：1nm~2.5nm
HySPEC 的特点-可调节视场角和图像空间分辨率
可自定义设置不同的测试范围及空间分辨率。测试样品大小可从几毫米到十几厘米。快速的扫描速度，整个高光谱立方体可以在几秒钟内收集
HySPEC 的特点-可自定义光谱区域及光谱采样分辨率
光谱区域和光谱分辨率可调：
可只获取用户感兴趣区域的光谱信息： 1000 – 2400nm(InSb) 1000 – 1700nm(InGaAs)
光谱分辨率可调 整个光谱范围或根据样品的光谱敏感区域的光谱采样分辨率可调节，提高采集效率。
可调谐脉冲激光成像仪HySPEC与常规高光谱成像技术的区别
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区别之处 |
优势所在 |
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光谱分辨率 |
HySPEC的光谱分辨率为1nm，而常规的近红外成像高光谱的光谱分辨率为5nm （900-1700nm）、10nm（1000-2500nm） |
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光源 |
HySPEC采用的是可调谐激光器，不受环境的影响，且对样品无影响；常规高光谱成像技术采用的是太阳光或者卤素灯 |
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图像分辨率 |
HySPEC的图像分辨率（640*512）高于常规高光谱成像技术（320*256） |
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视场角 |
HySPEC可测试样品大小可从几毫米到十几厘米，且图像的质量很高，常规高光谱成像技术很难获取高质量的几毫米样品的图像 |
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自定义光谱范围 |
HySPEC可自定义获取探测器光谱范围的任意光谱区域，而常规高光谱成像技术只能获取探测器的全部光谱区域 |
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自定义光谱分辨率 |
HySPEC可调节整个光谱范围或光谱范围内的特定区域的光谱分辨率，而常规高光谱成像技术不能自定义特定区域的光谱分辨率 |
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成熟的分析软件 |
HySPEC拥有成熟的图像分析工具，而常规高光谱成像技术需要借助第三软件分析 |
HySPEC与常规高光谱成像技术的光谱曲线对比
从图可以看出，6-10nm 的光谱分辨率的曲线容易丢失样品很多的光谱细节信息， 而1-2nm 以上的光谱分辨率则能较好地保留了样品光谱的细节信息。
可调谐脉冲激光成像仪HySPEC的应用
HySPEC 超高的光谱分辨率可在食品和医药、原材料检验、成品检测、产品掺假检测、文物假冒检测、爆炸物检测、法医应用、农业和植被应用、美容、医疗和病理学等领域应用。
