מה ההבדל בין ספקטרלי, רב -ספקטרלי והיפטרלי

August 23, 2024

ספקטרלי, רב -ספקטרלי, היפרספרטרלי, לא יכול לדעת את ההבדל?

ניתוח ספקטרלי כאמצעי חשוב לניתוח מדעי הטבע, טכנולוגיה ספקטרלית משמשת לרוב לגילוי המבנה הפיזי של אובייקטים, הרכב כימי ומדדים אחרים. לעומת זאת, ספקטרומטריה של תמונות משלבת טכנולוגיה ספקטרלית וטכנולוגיית הדמיה, המשלבת יכולת רזולוציה ספקטרלית ויכולת רזולוציה גרפית, וכתוצאה מכך ניתוח ספקטרלי פנים בממד המרחבי, המכונה כיום הדמיה רב -ספקטרלית וטכנולוגיית הדמיה היפרפרלית.

מה ההבדל בין ספקטרלי, רב -ספקטרלי והיפטרלי?

ספֵּקטרוּם

הספקטרום הוא האור המונוכרומטי המופרד על ידי פיזור לאחר המערכת המפוזרת (כמו פריזמות, סריגים), דרך מערכת ההדמיה, המוקרנת על הגלאי כדי להפוך לגודל אורך הגל (או התדר) של הסידור הרצף של התבנית, הידועה בשם הספקטרום האופטי. Spectrometer Ocean Optics מבוסס על עיקרון זה של עיצוב וייצור.

גלי אור לפי אורכי גל שונים, ישנם שמות שונים: אורכי גל ב 380 ו- 780nm בין גלי האור המכונה אור גלוי, קצר מ- 380nm הנקרא אור אולטרה סגול; ואילך מ- 780 ננומטר לאור האינפרא אדום (אור אינפרא אדום מחולק גם לאינפרא אדום, אמצע האינפרא אדום, אינפרא אדום וכו ').

רב -ספקטרלי

טכנולוגיה רב -ספקטרלית מתייחסת לרכישה בו זמנית של להקות ספקטרליות אופטיות מרובות (בדרך כלל גדולות או שווה ל -3), ובאור הנראה על בסיס אור אינפרא אדום ואור אולטרה סגול כדי להרחיב את כיוון טכנולוגיית הגילוי הספקטרלי. שיטת ההבנה הנפוצה היא באמצעות מגוון פילטרים או מפצלי קרן ומגוון שילובים של סרט צילום, כך שבאותה עת, בהתאמה, לקבל את אותו היעד במגוון של להקות ספקטרליות צרות של אותות אור שונים או משתקפים , כדי לקבל את היעד בכמה להקות ספקטרליות שונות של התמונה. התמונות המולטי -ספקטרליות הנפוצות ביותר מסביב הן אלה שצולמו על ידי מצלמות צבע, כפי שמוצג להלן, המכילות מידע בשלוש רצועות ספקטרליות אופטיות, אדום (1), ירוק (2) וכחול (3), מנקודת המבט הספקטרלית. אם מתווספים יותר להקות למצלמה או לגלאי, כגון להקות (4) ו- (5), ניתן להשיג תמונה רב -ספקטרלית עם מספר להקות.

טכנולוגיה רב-ספקטרלית בשילוב עם חומרת הדמיה מאפשרת להציג מידע רב-ספקטרלי בצורה תמונה.

כמובן, ניתן גם להשתמש רק בגלאי כדי להשיג את המידע הספקטרלי של נקודה מרחבית יחידה. Pixelteq, מותג של Ocean Optics, עם טכנולוגיית סינון השבבים הייחודית שלו, יכול לממש רכישה של 8 ערוצי מידע ספקטרלי על שבב 9*9 ס"מ, המתאים במיוחד ליישומים עם דרישות שטח ועלות גבוה במיוחד.

היפ -חשמלי

Hypespectim הוא טכנולוגיה משובחת שיכולה ללכוד ולנתח את נקודת הספקטרום אחר נקודה באזור מרחבי, בשל "התכונות" הספקטרליות הייחודיות שניתן לאתר במיקומים מרחביים שונים של אובייקט יחיד, ולכן ניתן לאתר חומרים שלא ניתן להבחין בהם חזותית.

דוגמה היפרספרקטלית: תמונות מורכבות מלהקות צרות יותר (10-20 ננומטר). לתמונות היפרפרקטליות עשויות להיות מאות או אלפי להקות. לאחר שאובייקט מקיים אינטראקציה עם אור ממקור אור ומתקבל על ידי מכשיר ניתוח ספקטרלי שאינו מדמיינים (למשל, ספקטרומטר), המכשיר יכול להגיב במדויק גם להבדלי העוצמה בהפצת אות האור שהתקבל על הלהקות הספקטרליות המכונה מידע ספקטרלי. כשאתה משתמש בציוד היפרפרקטלי, מנקודת המבט של מאפייני ההדמיה, אתה יכול להבין את המידע הספקטרלי של כל מיקום של המדגם, מנקודת מבט של מאפיינים ספקטרליים, אתה יכול להבין את התפלגות מיקום האות בפס ספקטרלי ספציפי, כלומר ציוד היפרפרקטלי יכול להשיג מידע פרטי עשיר יותר. לדוגמא: העין האנושית יכולה לקבל רק שלוש להקות ספקטרליות באות האנרגיה האור של האובייקט: אדום, ירוק וכחול. כלומר, לעתים קרובות מכונים אותנו שלושת צבעי היסוד, אך למעשה אנו יכולים לראות את השילוב של שלושת הצבעים הללו המיוצרים על ידי הכתום, סגול, ירוק סיד וכן על הצבעים העדינים יותר. עם זאת, איננו יכולים להבחין בין ההבדל בין צהוב טהור לתערובת של אדום וירוק, המכונה גם "איזוכרומטי". אך הדמיה היפרפרקטית יכולה להבחין בקלות בהבדל.

מעל, שני הצהובים, האחד "צבע מוצק" והשני תערובת של אדום וירוק, עשויים להיות בלתי ניתנים להבחנה חזותית, אך בשל ההבדלים הספקטרליים שלהם, ניתן להבחין בהם באמצעות ציוד ספקטרוסקופי. בניסויים שלנו, הנתונים המתקבלים בספקטרומטר מייצגים את הממוצע של האור שנפלט על ידי כל המולקולות המתקשרות עם מקור האור האירוע על כל הטווח שהתגלה, ואילו עם מכשיר רב -ספקטרלי ניתן להשיג מידע על הדגימות בכמה מעטים להקות ספציפיות בנקודות שונות בטווח שהתגלה. כתוצאה מכך, אף אחד מהמכשירים הללו לא יכול לספק מידע מדגם עדין מאוד באזור יחיד.

ניתן לאנלוגיה של תמונות היפר-ספקטרליות (HSI) למאות או אלפי ספקטרומטרים נקודתיים בודדים בשורה זו מקרוב ומתמקד באזור בו זמנית, כאשר כל ספקטרומטר פועל באופן עצמאי ורוכש מידע ספקטרלי על מיקומו שלו. פלט הנתונים מ- HSI הוא תמונה, או זרם וידאו, בו לכל פיקסל יש ספקטרום משלו, וכל ספקטרום מכיל מאות רצועות ספקטרליות. יכולת "ספקטרום מלא" זו של הדמיה היפרפרקטית מאפשרת לראות את האותות הספקטרליים בכל מיקום מרחבי נבדל בסצנה, כלומר, מתקבל מידע ממדי יותר. לפיכך, ניתן להשתמש בהדמיה היפרפרטלית במגוון יישומים, כולל זיהוי יצירות אמנות, בריאות יבולים, מיפוי קו חוף, ייעור, חקר מינרלים, תשתיות עירוניות ותעשייתיות, איכות מוצר בקווי ייצור, ניטור סביבתי ועוד.

שיטות סריקה של היפר -ספקטרליות ותוצאות הדמיה

ההבדל בין היפרספקטרלי למולטי -ספקטרלי

לעתים קרובות מאוד הספקטרום האופייני לשתקפות של חומר יכול להיות מורכב מאוד ביחס לאורך הגל, ותכונות דקה אחרות עשויה שלא להבחין בשיטות הדמיה רב -ספקטרלית גסות יותר.

חומרים שלא ניתן להבחין בהם מאלו שזוהו באמצעות הדמיה רב -ספקטרלית (משמאל) באיור לעיל נבדלו באמצעות שימוש בהדמיה היפרספרקטלית (מימין). הסיבה לכך היא שמכיוון שלפרספקטרל יש להקות ספקטרליות יותר, ניתן להשיג במדויק תכונות טביעות אצבע מורכבות יותר ברזולוציה ספקטרלית גבוהה יותר.

יישומים אופייניים

מכשירים היפר -ספקטרליים יכולים לאתר צבעים או צבעים ספציפיים באינפרא אדום שאינם נראים לעין האנושית. באופן דומה, מערכות HSI בפס 60 או 300 יכולות לספק מידע ספקטרלי עשיר יותר על השתקפות חומר מאשר מערכת רב -ספקטרלית, ומאפשר אפיון חומרי מדויק יותר. התמונה למטה מציגה את התמונה והמידע הספקטרלי המתקבל מחתיכת רקמת בעלי חיים טרייה המונחת על מסוע במעבדה באמצעות דימוי היפר -ספקטרלי:

ספקטרוגרמות של אזורים שונים: (א) אזורים שכותרתו של שומן טהור, שיש במנות רזות טהורות על דגימות רקמות; (ב) ספקטרוגרמות שכותרתו באזורים שונים בתרשים (א).

בנוסף אנו יכולים לספק תוכנות אינטואיטיביות לניתוח הדמיה, סיווג והדמיה של חומרים שונים עם מאפיינים ספקטרליים ייחודיים. בין אם נתונים אלה מתקבלים מהאוויר, בשטח או במעבדה, אתה יכול לראות פרטים על מסך המחשב שלך שאולי לא ניתן להבחין בהם בעין.

קודם

הַבָּא

צור קשר

Author:

Mr. CHNSpec

E-mail:

chnspec@colorspec.cn

Phone/WhatsApp:

+86 13758201662