高光譜影像技術介紹_AIR NO.38
文 / 陽程科技股份有限公司
何謂光譜
光經由色散裝置(如稜鏡、光柵)分光後形成單色光排列的光帶，按照波長(或頻率)的大小順次排列形成的圖案。
光的波段範圍，一般而言，可分為紫外光，可見光與紅外光，紫外光可分為UVA(320-400nm)、 UVB(280-320nm)、UVC(100-280nm)；可見光：380-780nm；紅外光可分為VNIR (400-1000nm)、NIR (900-1700nm)、SWIR(1000-2500nm)、MWIR (3-5μm)、LWIR (8-14μm)
圖1.電磁波頻譜
何謂高光譜
高光譜精確地說應為高光譜影像(Hyperspectral imaging, HSI)，常泛指為光譜影像(spectral imaging)，光譜影像為X-Y平面影像上每個畫素點的光譜，光譜影像按波段數目多寡可分為多光譜影像(multi-spectral imaging，數個至幾十個波長資料)與高光譜影像(Hyper-spectral imaging，超過100個至數百個波長資料)。
光譜影像與一般影像比較
黑白灰階影像：可以獲得2維影像與每個畫素點的強度
彩色影像：可以獲得2維影像與每個畫素點在R、G、B三個顏色上的強度
多光譜影像：可以獲得2維影像與每個畫素點在不同波長(數個至幾十個)上的強度(也就是每個畫素點的光譜資訊)
高光譜影像：可以獲得2維影像與每個畫素點在不同波長(數百個)上的強度(也就是每個畫素點的光譜資訊)
為何需要高光譜影像
光譜影像也就是化學影像，由於不同材料特定的化學鍵結，可用來偵測個別材料獨特的特徵，也就是物質的“指紋，透過光譜特徵可以讓我們了解物質的特性，可進一步進行不同材料辨識、瑕疵檢測、品質檢驗、病蟲害檢測…等各種不同的應用。
圖3.不同的水果化學成分不同，顯現各自獨特的光譜特徵
如何獲得光譜影像
光譜影像是2維影像與每個畫素點在不同波長(數百個)上的強度(如同每個畫素點的光譜資訊)，也就是2維空間軸與1維波長軸所組成的資料，稱之為資料立方(data cube)。
圖4.以不同擷取方式獲得光譜影像
(本文未完....)
