高光谱相机（Hyperspectral Camera）
高光谱相机（Hyperspectral Camera）
高光谱相机：是一种可以采集连续、多达上百个窄波段的光谱信息的成像设备。它的核心特征是：每个像素点都拥有一个完整的光谱曲线，类似于“像素级别的光谱仪”。
举例：
普通彩色相机采集 R/G/B（3个通道）
多光谱相机采集 ~4–10 个通道（如红光、绿光、红边、NIR）
高光谱相机采集 几十到几百个波段，每个波段宽度很窄（<10nm）
高光谱 vs 多光谱：
项目 | 多光谱（Multispectral） | 高光谱（Hyperspectral） |
|---|---|---|
📈 波段数量 | 3–10 个（典型：5/6/8 个） | 几十至几百个（如 50–300） ✅ |
🎯 波段间隔 | 离散波段（选择性） | 连续、等间隔的窄带 ✅ |
📷 主要应用 | 精准农业、植被指数、地形分析 | 物质识别、分类、反演、异常检测 ✅ |
🧪 数据结构 | 多通道图像栅格 | 光谱立方（Hypercube） |
💾 数据体量 | 小，易处理 | 非常大（GB 级/帧） |
💻 AI可训练性 | 一般，适合分类 | 强，适合光谱特征识别 ✅ |
🎯 精细程度 | 粗分类（健康/病害） | 细分类（病种/污染类型） ✅ |
💰 成本 | 较低（$2k–$10k） | 较高（$7k–$100k+） ❗ |
高光谱相机的常见结构类型
类型 | 原理 | 优缺点 |
|---|---|---|
| 推扫式（Line-Scan） | 类似卫星推扫，从一条线逐帧扫描 | 画质极高、需平台稳定、后处理复杂 |
| 快照式（Snapshot） | 像素点通过马赛克滤光片获得不同波段 | 体积小、实时性强、分辨率略损失 |
| 滤波轮式 | 光路上旋转多个滤光片拍摄 | 成本低，但慢且不适合动态场景 |
| 可调滤光片（如AOTF） | 通过电压调节波段 | 精度高，但价格贵、操作复杂 |
高光谱成像的典型应用
应用领域 | 描述 |
|---|---|
🌾 精准农业 | 植被健康、病害识别、水分含量分析、作物分类 |
🧱 建筑与文化遗产 | 壁画颜料识别、退化分析、修复辅助 |
🛢️ 地质与矿产 | 矿石识别、土壤类型分析 |
🔬 医疗诊断 | 皮肤癌检测、组织成分分析 |
🛫 无人机航测 | 地表材质识别、污染物追踪、目标分类 |
🧠 AI 模型训练 | 利用光谱曲线训练物质识别模型 |