高光譜成像技術的一些具體應用介紹
發(fā)布時間:2023-12-13
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高光譜成像技術作為一種無損檢測技術,它可以快速準確的獲取待測樣品的光譜信息和圖像信息,對樣品進行定性與定量的分析。作為一種新型的、高效的、非接觸式的光學成像技術,高光譜成像技術具有廣泛的應用。本文對高光譜成像技術的一些具體應用做了介紹。
高光譜成像技術作為一種無損檢測技術,它可以快速準確的獲取待測樣品的光譜信息和圖像信息,對樣品進行定性與定量的分析。作為一種新型的、高效的、非接觸式的光學成像技術,高光譜成像技術具有廣泛的應用。本文對高光譜成像技術的一些具體應用做了介紹。
由于光譜成像儀具有很高的光譜分辨率,因而能夠提供更為豐富的地物細節(jié),有利于地物物理、化學特性的反演,目前,光譜圖像已經(jīng)在地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、海洋、軍事等諸多領域顯示出很強的應用潛力。
1.地質(zhì)應用
地質(zhì)應用是光譜成像技術應用的主要方向,也是成像光譜技術率先得到應用的領域。到目前為止,國內(nèi)外很多機構(gòu)在此領域?qū)庾V圖像數(shù)據(jù)進行研究。早在20世紀80年代,美國地質(zhì)調(diào)查所已經(jīng)利用光譜圖像數(shù)據(jù)進行了蝕變礦物填圖試驗。中科院遙感應用研究所利用MAIS數(shù)據(jù)在新疆阿克蘇柯坪地區(qū)進行油氣勘查研究,區(qū)分了該地區(qū)從寒武、奧陶、志留、泥盆到二迭系的地層。
2.農(nóng)業(yè)應用
農(nóng)業(yè)應用也是光譜成像技術的一個主要應用領域,包括農(nóng)作物長勢和產(chǎn)量評估、作物類別調(diào)查和病蟲害監(jiān)測等諸多方面。由于光譜成像數(shù)據(jù)具有高光譜分辨率的特點,所以可以用來監(jiān)測農(nóng)作物的生長過程,光譜成像技術不但可區(qū)別不同農(nóng)作物的種類,而且可以發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物在生長過程中光譜特征發(fā)生的微小變化。美國在20世紀90年代初倡導并實施“精準農(nóng)業(yè)”,利用光譜成像儀定期獲取農(nóng)場作物的光譜圖像數(shù)據(jù),而后通過計算機的數(shù)據(jù)處理,對農(nóng)作物施行精細耕作。
3.海洋應用
海洋資源是重要的自然資源,通過光譜圖像數(shù)據(jù),可以了解海洋的生態(tài)環(huán)境、水色水質(zhì)變化、海洋的溫度變化、葉綠素和浮游生物含量分析、海岸帶和海洋生態(tài)變化及海洋污染檢測、河口海岸的泥沙含量等,由于光譜成像儀具有光譜覆蓋范圍廣、波段多等許多優(yōu)點,已經(jīng)成功應用于水體污染及過分開發(fā)導致頻繁大面積赤潮監(jiān)測等方面。
4.軍事應用
光譜成像儀可獲得景物目標精細光譜,從而可以識別地物目標的化學組成,以判斷是否偽裝、武器彈藥性質(zhì)以及水體特性等。在軍事方面,光譜成像技術主要應用于以下幾個領域:軍事目標識別、武器生產(chǎn)調(diào)查、打擊效果評價、武器使用探測以及海軍作戰(zhàn)應用。
(1)軍事目標識別
隱蔽自己,揭露敵人的偽裝是戰(zhàn)爭中最基本的手段。目前,大多數(shù)的偽裝手段是改變目標的外表顏色特征,而不是光譜特征。由于地物目標與偽裝材料具有不同的光譜特性,因此,利用光譜成像儀可以從偽裝的物體中發(fā)現(xiàn)目標。
(2)武器生產(chǎn)調(diào)查
光譜成像儀不但可以探測目標的光譜特性、存在狀況,也可用于物質(zhì)成分分析。通過采集工廠產(chǎn)生煙霧的光譜,判定生產(chǎn)的武器類型,特別是打擊武器。
(3)打擊效果評估
通過觀測戰(zhàn)場的光譜變化,可獲得對大規(guī)模地面戰(zhàn)爭打擊效果評價,如打擊后彈坑與樹叢、樹冠以及其它圓形目標的識別;打擊后戰(zhàn)場的人為處理:如發(fā)現(xiàn)打擊后被填平的彈坑、放置示假目標、重新配置武器裝備等等,從而為二次打擊提供詳實可靠的戰(zhàn)場情報。
(4)武器使用探測
化學戰(zhàn)劑武器與核武器、生物基因武器并稱為三大大規(guī)模殺傷性武器。對上述武器的探測主要靠物質(zhì)特征光譜識別技術,此時要求探測器具有超高的光譜分辨能力和靈敏度。通過對炮彈、導彈及其它武器所產(chǎn)生煙霧的探測,可以獲得戰(zhàn)場上武器的使用情況,如是否使用了核武器或生化戰(zhàn)劑武器等,光譜成像技術為武器使用探測提供了可能。
(5)海軍作戰(zhàn)應用
利用光譜成像儀可以很好的探測淺水深度、海灘特征、水下危險物、海流、潮汐、水的透明度和能見度等,為海軍從深海作戰(zhàn)向淺海、近海聯(lián)合作戰(zhàn)轉(zhuǎn)移提供了詳實可靠的信息。
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