芯片镀膜 近年来,IMEC(欧洲微电子研究中心)采用高灵敏CCD芯片及SCMOS芯片研制了一种新的高光谱成像技术,在探测器的像元上分别镀不同波段的滤波膜实现高光谱成像,此技术大大降低了高光谱成像的成本。 但是缺点是光谱灵敏度较低,一般大于10nm,多用于无人机等大范围扫描的光谱应用领域。 ? 高光谱成像系统 下图为一个典型的高光谱成像系统结构示意图。 光源是高光谱成像系统的一个重要部分,它为整个成像系统提供照明;分光设备是高光谱成像系统的核心元件之一,分光设备通过光学元件把宽波长的混合光分散为不同频率的单波长光,并把分散光投射到面阵相机上;相机是高光谱成像系统的另一个核心元件 高光谱的优势 随着高光谱成像的光谱分辨率的提高,其探测能力也有所增强。因此,与全色和多光谱成像相比较,高光谱成像有以下显著优势。 1. 有着近似连续的地物光谱信息。 医学诊断 高光谱成像是一个新兴的,非破坏性的,先进的光学技术,它具有光谱和成像的双重功能,这种双重功能使得高光谱成像能够同时提供实验对象的化学和物理特征,并具有良好的空间分辨率。
多光谱与高光谱工业相机通过捕捉传统RGB相机无法获取的波长信息,实现了更精细的分析和高维数据解读。该技术正迅速在农业、医疗、半导体等多个领域得到广泛应用。 光谱成像(Spectral Imaging)是一种利用不同波长范围的光线来分析物体光学特性的技术。 普通相机拍摄的是人眼可见的整个可见光波段,而光谱成像技术则将光线划分为多个波长段进行感测,从而实现对物质特性的分析与分类。1、高光谱相机通过棱镜光谱仪技术检测数百个连续的波长段。 3、多光谱相机与高光谱相机的区别多光谱(Multispectral)与高光谱(Hyperspectral)相机均可检测可见光及不可见光(红外、紫外等)中的特定波长,但主要区别在于波段数量与连续性。 4、 R、G、B 多光谱与高光谱相机对比分析为了从普通RGB相机获取光谱信息,通常需要使用额外的滤光片或特定波长的照明设备。为了获得多波长数据,环境配置往往需要投入大量时间和精力。
◆ 高光谱成像基础与技术概述 (一)工作原理 高光谱成像的核心是捕捉电磁辐射与物质间的相互作用(如吸收、反射、透射),生成包含“2个空间维度+1个光谱维度”的三维超立方体数据结构,其关键优势在于高光谱分辨率 与其他成像技术相比,RGB相机易受环境光与物质颜色表象影响,多光谱成像(MSI)仅含3-15个离散光谱波段且存在光谱间隙,而HSI的连续窄波段特性使其具备区分细微材料差异的能力,例如可精准辨别RGB中视觉相似的干沥青与湿沥青 混合技术:结合多模态成像(如HSI+RGB),试图兼顾不同成像技术的优势,但采集延迟仍较高(约200ms/帧),动态场景适配性一般,仅可作为过渡阶段的技术方案。 HyKo数据集:分为可见光(VIS,0.47-0.63μm,15个光谱通道)与近红外(NIR,0.63-0.975μm,25个光谱通道)两部分,但NIR数据仅覆盖路面视角,缺乏全场景感知所需的多视角信息 (二)大规模标准化数据集建设 需构建覆盖多场景(城市、乡村、高速公路)、多天气(雾、雨、雪、夜间)、多地理区域的HSI数据集,提供材料级精细标注(如目标材质、路面状态);同时推动行业制定统一的数据集标准
DRUGONE 拉曼高光谱成像通过结合振动光谱与空间成像,能够在分子层面解析样品的化学组成与空间分布信息。 拉曼高光谱成像因其非破坏性、无需复杂样品制备以及高空间与高光谱分辨率等优势,已广泛应用于生物医学、材料科学及药物分析等领域。传统拉曼高光谱成像依赖逐点或逐线扫描,每个空间位置均需采集完整光谱。 细胞成像增强 在动态草履虫样本及三维胃上皮细胞拉曼成像实验中,SSD显著提升了细胞核、细胞质与细胞膜的分离效果。与原始数据相比,SSD重建结果在三维体数据中展现出更清晰的结构边界和更稳定的光谱特征。 空间与光谱总变分分析表明,SSD有效降低了噪声波动,提升了结构连续性。 图3:基于SSD的细胞拉曼高光谱成像。 总体而言,SSD为低光条件下的高通量拉曼高光谱成像提供了一种通用、高效且无需监督数据的新型解决方案,为生物医学成像、材料分析及药物检测等领域的快速成像应用提供了重要技术支持。
近年来,各领域利用高光谱成像技术进行检测的市场规模不断扩大,对高光谱相机和相应光源的需求也随之增加。什么是高光谱成像? 高光谱成像是一种利用具有高波长分辨率获取图像功能的高光谱相机和相应照明获取图像的技术。通过拍摄和可视化物体的反射光,可以执行通常相机难以实现的检测,如成分分析,异物检测和高精度的颜色识别。 PART 01应用案例 塑料制品的颜色识别目视难以识别的颜色存在细微差异的塑料板高光谱相机的输出数据分析光谱的差异,对细微的色差进行分类。 白米饭异物检测青色:白米 绿色:纸张红色:树脂同色系异物分类塑料分类蓝色:PS 绿色:PET红色:PP3种材质的差异分类PART 02用于高光谱成像的LED光源 LED光源可实现400-1000nm的宽范围发光光谱配合高光谱相机的感光度特性 (定制)输出波长和成像波长范围
Small-scale Multispectral Pedestrian Detection 原文作者:Alexander Wolpert 内容提要 由排列的视觉光学(VIS)和热红外(IR)图像对组成的多光谱图像非常适合于实际应用 在本文中,我们提出了一种在单级无锚基础结构中有效地实现两种模式多光谱融合的方法。我们的目标是学习基于对象中心和尺度的行人表示,而不是直接边界盒预测。 此外,我们还研究了适合的多光谱数据增强技术,以改进常用的增强技术。实验结果表明,该方法对小尺度行人的检测是有效的。 在具有挑战性的KAIST多光谱行人检测基准上,与目前最先进的7.49% (提高25%)相比,我们的方法实现了5.68%的log-average miss rate。 主要框架及实验结果 ? ? ?
新型便携无线可穿戴功能性近红外光谱成像(fNIRS)设备的发展为脑功能成像开辟新路,这将带来认知研究的革命性变化。 在过去的几十年里,诸多研究采用了传统的功能近红外光谱成像(fNIRS)方法,证明了这项技术在不同人群和不同应用领域的适用性,其中涉及健康大脑研究及脑损伤研究。 这是基于目前可用的神经成像技术来实现的,其中包括基于神经血管的技术(例如,功能性磁共振成像[fMRI]、功能性近红外光谱[fNIRS]、正电子发射断层扫描[PET])和电磁技术(例如,脑电图[EEG]和脑磁图 鉴于fNIRS对多模式成像的适用性,同时整合脑电图和fNIRS测量的可穿戴解决方案也被提出。 它们中的大多数实现了无线数据传输,并允许多个设备(最多7个)进行超扫描测量(即同时记录两个或更多人的大脑活动)。
1 引言 与多光谱数据相比,高光谱数据往往可以在地表参数反演等方面获得更高的精度。为此,有必要介绍一下目前全球主要星载高光谱遥感数据或相关平台的一些知识。 一般地,传统的陆地资源卫星只能提供为数不多的多光谱波段,并不能很好满足日常实际研究、运用的需要;而借助具有242个波段、光谱范围为356至2578 nm的EO-1 Hyperion传感器,可获得更具价值的高光谱数据 “多强”局面。 在高光谱卫星技术发展方面,综合相关文献[7]可以获知:20世纪80年代初期,美国率先在成像光谱技术领域取得重大突破;高光谱技术则在随后的30多年中不断发展。 意大利PRISMA高光谱卫星发射升空[J]. 红外, 2019,40(03):37-39. [7] 童庆禧, 张兵, 张立福. 中国高光谱遥感的前沿进展[J].
基于小波变换的多光谱与全色图像融合MATLAB实现一、核心方法原理小波变换优势多尺度分析:通过低频(平滑)和高频(细节)分解保留光谱与空间信息方向选择性:双树复小波(DT-CWT)具有更好方向性平移不变性 :避免传统DWT的移位敏感性问题典型融合策略策略类型低频分量处理高频分量处理适用场景加权平均多光谱低频×权重全色高频×权重通用场景系数替换保留多光谱低频替换为全色高频强调空间细节稀疏表示字典学习融合稀疏系数最大值选择复杂纹理场景二 、MATLAB实现代码(基于DWT)1.图像预处理%%读取图像pan=imread('pan.tif');%全色图像ms=imread('ms.tif');%多光谱图像(3波段)%%尺寸匹配[m,n, ~]=size(pan);ms=imresize(ms,[m,n]);%调整多光谱尺寸%%分解层数设置level=3;%建议1-3层wavelet='db4';%Daubechies小波基2.小波分解 %%全色图像分解[C_pan,S_pan]=wavedec2(pan,level,wavelet);%%多光谱图像分解C_ms=cell(1,3);S_ms=cell(1,3);forband=1:3
按照探测电磁波的工作波段分类:可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱遥感等。 按照遥感应用的目的分类:环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等。 按照资料的记录方式:成像方式、非成像方式。 多光谱扫描仪(MSS)、反速光导管摄像机(RBV)、增强型专题制图仪(ETM+) 第三章 1、遥感传感器可分为四类: (1)、摄影类型的传感器。(2)、扫描成像类型的传感器。 (3)、雷达成像型的传感器。(4)、非图像类型的传感器。 2、扫描成像类传感器是逐点逐行以时序方式获取的二维图像,有两种,一对物面扫描的成像仪(如:红外扫描仪、MSS多光谱扫描仪、成像光谱仪等)。 4、ETM+是一台8谱段的多光谱扫描辐射计。HRV是一种线阵列推扫式扫描仪。 5、成像光谱概念:是以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器,基本上属于多光谱扫描仪。 7、图像融合的概念:将多源遥感图像按照一定的算法,在规定的地理坐标系,生成新的图像的过程。 第7章 1、景物特征主要有:光谱特征、空间特征和时间特征。 2、空间特征指景物的各种几何形态。
,到多镜头型传感器多光谱图像获取,多光谱摄影技术是航空遥感的重要发展。 3、多光谱遥感图像 可见光遥感图像是多光谱图像中的特殊案例,而在我们的普遍认知中多光谱不仅包含3个光谱,应该由数十到数百的个光谱组成。 以2013年2月11日发射的Landsat系列最新卫星Landsat8为例,Landsat8对于各个光谱的波长信息: 它携带有OLI陆地成像仪和TIRS热红外传感器,Landsat8的OLI陆地成像仪包括 4、高光谱遥感图像 多光谱成像(Multispectral)一般只有几个到十几个光谱,由于光谱信息其实也就对应了色彩信息,所以多波段遥感图像可以得到地物的色彩信息,但是空间分辨率较低。 7、合成孔径雷达遥感图像 合成孔径雷达(SAR)是用小孔径天线通过运动和数学计算而达到大孔径雷达的测量效果的技术。
对透明物体成像作为一种独特的技术,广泛应用于生物学、医学、工业机器视觉等领域,其中特殊涂层、样本染色、相位成像、结构光和多光谱成像等,都是透明物体成像技术的一种。 使用标准RGB范围以外的图像数据(例如多光谱成像),也可以增加数字全息成像的能力,用于显示之前没有被观察到的结构,进而获得观测物的额外数据。 然而,根据全息图像的产生方法,将多光谱技术的优点运用到全息成像中,仍然面临挑战。 图1:The Imaging Source的黑白工业相机DMK 72BUC02,作为记录干涉条纹系统装置的一部分。 用来产生全息图像的相干光源基本上是单色的,而要产生多光谱全息图,来自不同波长的多个相干光束的图像数据进行重建和融合,形成多光谱全息图。 在这些系统中,工作波长的集合通常是有限的,人们不能选择任意波长。 同时,在许多情况下,在相当宽的光谱范围内研究一个样品是一件有趣的工作。因此,一个亟待解决的问题是开发记录‘涉及准连续光谱调谐的多光谱全息图像’的方法。
DRUGONE 光学成像技术,尤其是结合机器学习分析的高光谱成像,在临床手术导航与组织识别方面具有巨大潜力。然而,该领域面临一个关键瓶颈:缺乏规模足够大、具有代表性的临床训练数据。 然而,传统 RGB 成像系统受限于人眼视觉,仅捕捉红绿蓝三色信息,难以揭示组织的功能状态。 高光谱成像可记录数百个波段的反射信息,为解析组织类型与生理状态提供丰富特征。 绝对光谱差异是跨物种失败的主要原因 方差分解分析表明,物种因素在多个器官和波段上是主要变异来源,远高于成像角度或个体差异。 图7|Xeno-learning 扩展训练数据分布以覆盖多器官的广泛灌注状态。 图8|Xeno-learning 在造影剂(ICG)荧光注射后恢复多器官分割性能。
一.高分一号 高分一号(GF-1)卫星于2013年4月26日12时13分04秒,由长征二号丁运载火箭成功发射,搭载了两台2m分辨率全色/8m分辨率多光谱相机,四台16m分辨率多光谱相机,是“高分家族” ,具备可见光、多光谱和红外成像能力,设计寿命8年,通过指向控制,实现对中国及周边地区的观测。 五.高分五号 高分五号(GF-5)卫星于2018年5月9日,在太原卫星发射中心成功发射,是高分辨率对地观测系统重大专项7颗民用卫星中唯一的一颗高光谱卫星,设计为太阳同步轨道,轨道高度约705km,光谱分辨率高达 卫星首次搭载了大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气主要温室气体监测仪、大气多角度偏振探测仪、大气环境红外甚高分辨率探测仪、可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪共6台载荷,可对SO2、NO2、CO2、CH4 高分六号卫星配置2米全色/8米多光谱高分辨率相机(幅宽90公里)、16米多光谱中分辨率宽幅相机(幅宽800公里),高分六号还实现了8谱段CMOS探测器的国产化研制,国内首次增加了能够有效反映作物特有光谱特性的
多光谱行人检测已被证明在复杂光照场景下能够有效提升性能。然而,在多光谱检测中普遍使用的双流网络,对于多模态数据采用两个独立特征提取分支,导致其推理时间几乎是用单一特征提取分支的单流网络的两倍。 为了缓解这一限制,引入了热红外图像来提供补充数据,从而探索多光谱行人检测[3]作为一个有效的解决方案。 多模态特征融合是多光谱检测的关键。 先前的研究探索了各种融合策略:早期、中期和晚期融合。 在中期融合框架中,热成像和RGB特征是独立提取的,并在双流网络的中间阶段进行融合。最近采用中期融合策略的研究在多光谱检测中表现出卓越的性能。 II Related WORK Multispectral Pedestrian Detection 多光谱行人检测,结合了RGB和热成像图像,因其能在不同光照条件下保持鲁棒的检测性能而受到广泛关注。 为了进一步证明AMFD的有效性,作者还比较了多光谱行人检测领域的其他蒸馏方法。 结果如表7所示。
【导读】本研究提出了一种基于YOLO集成模型与多光谱图像融合的无人机检测方法,通过融合可见光与热红外数据并结合通用YOLOv8模型与专用热成像模型,显著提升了风电部件缺陷的识别精度。 在此条件下,必须采用鲁棒的智能算法从多光谱数据中精准检测各类缺陷。 本论文的主要贡献包括:提出多光谱图像融合技术,融合无人机巡检获取的RGB与热红外数据,生成能增强各类缺陷可见度的、丰富的图像表示;创新性集成学习方法:结合前沿YOLOv8模型与专用热成像模型,采用精密边界框融合算法提升整体检测精度与鲁棒性 为直接对比,所有模型均在相同的融合多光谱数据集上训练,结果汇总于表II。 定性分析为补充定量指标,图2展示了标准RGB图像与我们的系统生成的融合多光谱图像在缺陷检测上的视觉对比。
本文来自OSA Publishing,演讲者是郑州大学的Xiaomin Liu,题目是”基于压缩结构光场图像进行多信息融合深度估计“。 讲者首先介绍了一下光场及其应用。 最早人们使用7维全光函数描述空间中的光场,而在一定的约束下。四参数光场被提出,这也是讲者所使用的光场表示形式。随后,作者从3D显示和3D测量、3D成像、3D建模等方面介绍了光场的应用。 接着,讲者介绍了被动式深度估计(区别于深度传感器的主动式深度估计)的发展历史、以及光谱成像技术、光谱光场获取等技术的发展现状以及应用。并且介绍了他们的深度估计系统框架,如下图所示: ? 该流程分为5个部分,分别是采集系统光谱光场数据收集、多视角多光谱真色图像生成、数字重对焦,以及深度估计结果。采集过程中,他们采用了5x5视差采集,如图所示: ?
目前涉水光学数据获取的主要途径包括光学传感技术,光谱测量技术以及光学成像探测技术。 2)激光拉曼光谱技术 激光拉曼光谱技术作为一种原位,实时,无损,多物质同时探测的光学传感器技术,具备对涉水环境下目标物的成分定量检测能力,可实现海水中酸根离子浓度的长期原位监测,对于了解海底热液活动区, 6.光谱成像技术 光谱成像技术是将光谱测量与成像技术相结合,在图像上每一个像素点都能提取出多通道的光谱特征,从而实现多空间点,多通道的精密测量和多模态识别。 图7涉水影像复原技术 涉水影像增强是一类通过改变影像的像素值来改善视觉质量,提高对比度的非物理模型方法。 7 结论及展望 随着涉水光学学科体系的逐步完善,世界局势将面临巨大转折,海洋已然成为各国争夺的战略资源。
高光谱的“高”字体现在多波段,可达数百波段;同时具有波段窄的特点,通常在10nm以下;并且光谱范围广,覆盖从可见光到近红外。 高光谱成像仪及其分类 根据成像光谱仪的工作波段进行分类,可以分为紫外、可见、近红外、中红外和 远红外等几个波段,且不同工作波段的应用也各不相同。 ? 根据分光元件的不同,当前光谱成像技术主要分为色散型和滤光片型。 色散型成像光谱仪分光技术主要包括棱镜分光和光栅分光两种;滤光片型成像光谱仪技术采用滤光片为分光元件,两种经典的调谐型滤光器,声光可调谐滤光片(AOTF)和液晶可调谐滤光片(LCTF)。 目前,基于上述色散型分光元件的高光谱相机主要应用推扫式成像,需要步进电机配合,每次扫描一行,获得该行的x-信息,推扫结束后,获得x-y-数据立方体;基于上述滤光片型分光元件的高光谱相机主要应用凝视式成像
高光谱成像技术因其能够捕获物体在不同波长下的光谱信息。广泛应用于农业、环境监测、工业检测等领域。 (2) eBUS Edge实现多平台自定义GigE Vision协议打包eBUS Edge是一个软件平台,无需任何额外的硬件,即可将相机、成像解决方案以及嵌入式和物联网设备转换为完全符合的GigE Vision 嵌入式视觉系统(如Jetson AGX Orin)结合eBUS协议可以整合来自不同工位的多源数据(如可见光检测、红外热成像、振动传感器等),实现全流程的质量控制和自动化优化。 3 智慧城市交通管理在智慧城市交通管理中,通过安装在路口、收费站及车载终端的多模态摄像头(如全局快门摄像头、热成像仪),实时监测车辆流量、车牌信息及行人行为,为交通调度和自动驾驶提供低延迟的决策依据。 嵌入式系统通过传输协议整合多模态数据,实现术中实时AI辅助。因此,借助eBUS,开发者能够轻松将这些设备与高光谱相机结合,开展各种嵌入式光谱成像应用。