簡析高光譜成像技術的優勢和發展趨勢

近幾年，高光譜成像技術發展迅速，應用日益廣泛。根據國外某機構的研究報告預測，2030年全球高光譜成像係統市場規模將達558億美元。本文簡單分析了光譜成像技術的優勢和發展趨勢。。

高光譜成像技術的優勢

1. 有著近似連續的地物光譜信息

高光譜影像在經過光譜反射率重建後，能獲取與被探測物近似的連續的光譜反射率曲線，與它的實測值相匹配，將實驗室中被探測物光譜分析模型應用到成像過程中。

2. 對於地表覆蓋的探測和識別能力極大提高

高光譜數據能夠探測具有診斷性光譜吸收特征的物質，能準確的區分地表植被覆蓋類型，道路地麵的材料等。

3. 地形要素分類識別方法是多種多樣的

影像分類既可以采用如貝葉斯判別、決策樹、神經網絡、支持向量機的模式識別方法，也可以采用基於被探測物的光譜數據庫的光譜進行匹配的方法。分類識別特征是既可以采用光譜診斷特征，也可以采用特征選擇與提取。

4. 地形要素的定量和半定量分類識別將成為可能

在高光譜影像中能估計出多種被探測物的狀態參量，大大的提高了成像高定量分析的精度和可靠性。

高光譜成像技術的發展趨勢

1. 成本：低成本和小型化

雖然光譜成像技術的目標區分能力已經在應用中得到證明，但是此技術目前還是主要作為科學研究工具，應用於實驗室作為光譜分析儀器或航天、航空等遙感領域。現有成熟的光譜成像技術的速度、體積、成本，限製了光譜成像技術的產業化應用。為縮短研究和產業之間的差距，隨著光場成像技術、mems技術、量子點技術、超表麵結構技術、芯片鍍膜技術等的應用，光譜成像技術正朝著小型化、低成本方向發展。

2. 技術：立體化和動態化

常規的色散型、濾光型、幹涉型光譜成像方式均需要某種形式的掃描，，這種空間或光譜掃描往往需要數秒甚至分鍾時間以獲取完整光譜數據立方體，僅適用於探測靜態場景、靜止目標，不適用於工作在光照變化、大氣擾動等複雜條件，難以探測動態目標。為滿足光譜成像應用於複雜工況條件，光譜成像技術正向著實時、快照式方向發展。

3. 應用：民用化和產業化

高光譜成像技術的發展可以追溯到上世紀80年代，當時主要應用在航天和遙感領域，並一直延續到2000年；2000年左右，市場上開始出現了一批商品化的高光譜設備，主要以光柵分光和液晶可調諧濾波器分光兩種技術為主。在這些儀器的基礎上，主要的應用領域也由最初的航天、農業、軍事拓展到工業分選、文保、生物醫學等。在此期間，雖然儀器的成本還比較高，多數的應用還處在研究階段，不過在一些行業應用領域已經開始產出研究成果了；高光譜技術和應用市場進入了快速發展的階段，在多個應用領域都有了比較成熟的解決方案。特別是近幾年來，人工智能的快速發展也為高光譜成像技術的應用開發和拓展提供了更大的發展空間。從整體上來看，朝著民用化商品化產業化的方向發展。