스펙트럼, 다중 스펙트럼 및 초 분광의 차이점은 무엇입니까?

August 23, 2024

스펙트럼, 다중 스펙트럼, 초 분광, 차이를 말할 수 없습니까?

스펙트럼 분석 자연 과학 분석의 중요한 수단으로서, 스펙트럼 기술은 종종 물체, 화학 조성 및 기타 지표의 물리적 구조를 감지하는 데 사용됩니다. 반면에 이미지 분광법은 스펙트럼 기술 및 이미징 기술을 결합하여 스펙트럼 해상도 기능과 그래픽 해상도 기능을 결합하여 공간 차원에서 측면 스펙트럼 분석을 초래하며, 이는 다중 스펙트럼 이미징 및 hyperspectral 이미징 기술로 알려져 있습니다.

스펙트럼, 다중 스펙트럼 및 초 분광의 차이점은 무엇입니까?

스펙트럼

스펙트럼은 이미징 시스템을 통해 분산 시스템 (예 : 프리즘, 그레이팅) 후 분산에 의해 분리 된 단색 광선이며, 검출기에서는 패턴의 순차적 배열의 파장 (또는 주파수) 크기가 될 것으로 예상됩니다. 광학 스펙트럼. Ocean Optics Spectrometer는 이러한 설계 및 제조 원칙을 기반으로합니다.

광파가 다른 파장에 따라 다른 이름이 있습니다 : 가시 광선으로 알려진 광파 사이의 380 및 780nm의 파장은 가시 광선으로 알려진 380nm보다 짧습니다. 적외선의 경우 780nm 이상 (적외선은 또한 근적외선, 중간 충돌, 원래 가외선 등으로 나뉩니다).

다중 스펙트럼

다중 스펙트럼 기술은 다수의 광학 스펙트럼 대역 (일반적으로 3보다 크거나 동일)의 동시 획득 및 적외선 광 및 자외선을 기반으로하는 가시 광선에서 스펙트럼 감지 기술의 방향을 확장하는 것을 말합니다. 일반적인 실현 방법은 다양한 필터 또는 빔 스플리터와 다양한 사진 필름의 조합을 통해 이루어 지므로 동시에 각각 다른 좁은 스펙트럼의 광 스펙트럼 밴드에서 동일한 대상을 받거나 반사됩니다. , 사진의 여러 다른 스펙트럼 대역에서 대상을 얻으려면. 주변의 가장 일반적인 다중 스펙트럼 사진은 스펙트럼 관점에서 3 개의 광학 스펙트럼 대역 인 빨간색 (1), 녹색 (2) 및 파란색 (3)의 정보를 포함하는 컬러 카메라로 찍은 사진입니다. 밴드 (4) 및 (5)와 같은 카메라 또는 검출기에 더 많은 밴드가 추가되면 여러 대역이있는 다중 스펙트럼 사진을 얻을 수 있습니다.

이미징 하드웨어와 결합 된 다중 스펙트럼 기술을 사용하면 멀티 스펙트럼 정보를 이미지 형태로 제시 할 수 있습니다.

물론, 단일 공간 지점의 스펙트럼 정보를 얻기 위해 검출기 만 사용하는 것도 가능합니다. 고유 한 칩 필터링 기술을 갖춘 Ocean Optics 브랜드 인 Pixelteq는 9*9cm 칩에서 8 개의 스펙트럼 정보 채널을 획득하는 것을 실현할 수 있으며, 이는 매우 높은 공간 및 비용 요구 사항을 가진 응용 분야에 적합합니다.

저 스펙트럼

Hypectral은 단일 물체의 다른 공간 위치에서 감지 할 수있는 고유 한 스펙트럼 "특징"으로 인해 공간 영역에서 스펙트럼 지점을 캡처하고 분석 할 수있는 훌륭한 기술입니다. 따라서 구별 할 수없는 물질을 감지 할 수 있습니다. 시각적.

초 분광 예 : 이미지는 더 좁은 밴드 (10-20 nm)로 구성됩니다. 초 분광 이미지에는 수백 또는 수천 개의 밴드가있을 수 있습니다. 객체가 광원으로부터 빛과 상호 작용하고 비 이미징 스펙트럼 분석 장치 (예 : 분광계)에 의해 수신 된 후, 장치는 스펙트럼 대역에 대한 수신 된 광 신호 분포의 강도 차이에 정확하게 반응 할 수 있습니다. 스펙트럼 정보로 알려져 있습니다. Hyperspectral 장비를 사용하는 경우 이미징 특성의 관점에서 스펙트럼 특성의 관점에서 샘플의 각 위치의 스펙트럼 정보를 이해할 수 있습니다. 특정 스펙트럼 대역에서 신호 위치의 분포를 이해할 수 있습니다. 초 분광 장비는 더 풍부한 세부 정보를 얻을 수 있습니다. 예를 들어 : 인간의 눈은 물체의 광 에너지 신호에서 빨간색, 녹색 및 파란색으로 3 개의 스펙트럼 대역 만받을 수 있습니다. 즉, 우리는 종종 세 가지 기본 색상이라고 불립니다. 그러나 실제로 오렌지, 보라색, 라임 그린 등으로 생성 된이 세 가지 색상의 조합을보다 미묘한 색상으로 볼 수 있습니다. 그러나, 우리는 순수한 노란색과 빨간색과 녹색의 혼합물의 차이를 구별 할 수 없으며, 이는 "동시산"이라고도합니다. 그러나 초 분광 영상은 그 차이를 쉽게 구별 할 수 있습니다.

위의 두 개의 노란색, 하나는 "단색"이고 다른 하나는 빨간색과 녹색의 혼합물이 시각적으로 구별 할 수 없지만 스펙트럼 차이로 인해 분광 장비를 사용하여 구별 할 수 있습니다. 우리의 실험에서, 분광계로 얻은 데이터는 전체 검출 된 범위에서 입사 광원과 상호 작용하는 모든 분자에 의해 방출되는 빛의 평균을 나타냅니다. 반면 다중 스펙트럼 장치의 경우 몇 가지 샘플에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 감지 된 범위 내의 다양한 지점에서 특정 대역. 결과적으로, 이들 장치 중 어느 것도 단일 영역에서 매우 미세한 샘플 정보를 제공 할 수 없습니다.

Hyperspectral imager (HSI)는 수백 또는 수천 개의 단일 포인트 분광기에 유사하여 각 분광계가 독립적으로 작동하고 자체 위치에 대한 스펙트럼 정보를 획득하면서 동시에 영역에 초점을 맞추고 동시에 영역에 초점을 맞출 수 있습니다. HSI의 데이터 출력은 이미지 또는 비디오 스트림으로, 각 픽셀에는 자체 스펙트럼이 있으며 각 스펙트럼에는 수백 개의 스펙트럼 대역이 포함되어 있습니다. 초 분광 이미징의 이러한 "전체 스펙트럼"기능은 장면에서 모든 차별화 가능한 공간 위치에서 스펙트럼 신호를 볼 수있게합니다. 즉, 더 많은 치수 정보가 얻어집니다. 따라서 초 분광 영상은 아트 워크 식별, 작물 건강, 해안선 매핑, 임업, 광물 탐사, 도시 및 산업 인프라, 생산 라인의 제품 품질, 환경 모니터링 등을 포함한 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.

초 분광 스캐닝 방법 및 이미징 결과

초 분광과 다중 스펙트럼의 차이

재료의 반사 특성 스펙트럼은 파장과 관련하여 매우 복잡 할 수 있으며, 거친 다중 스펙트럼 이미징 방법을 사용하여 다른 미세한 특징이 구별되지 않을 수 있습니다.

위 그림에서 다중 스펙트럼 영상화 (왼쪽)를 사용하여 확인 된 물질과 구별 할 수없는 물질은 초 분광 영상 (오른쪽)의 사용을 통해 구별되었습니다. 그 이유는 Hyperspectral에 더 많은 스펙트럼 대역이 있기 때문에 더 높은 스펙트럼 해상도로보다 복잡한 지문 기능을 정확하게 얻을 수 있기 때문입니다.

일반적인 응용 프로그램

초 분광 장치는 인간의 눈에는 보이지 않는 적외선에서 특정 페인트 또는 염료를 감지 할 수 있습니다. 유사하게, 60 또는 300 대역의 HSI 시스템은 다중 스펙트럼 시스템보다 재료의 반사에 대한 더 풍부한 스펙트럼 정보를 제공하여보다 정확한 재료 특성화를 허용 할 수 있습니다. 아래 이미지는 초 분광 이미저를 사용하여 실험실의 컨베이어 벨트에 놓인 신선한 동물 조직에서 얻은 이미지 및 스펙트럼 정보를 보여줍니다.

상이한 영역의 스펙트로 그램 : (a) 조직 샘플의 순수한 지방, 마블링 및 순수한 마른 부분의 표지 된 영역; (b) (a) 다이어그램의 다른 영역에 표지 된 스펙트로 그램.

또한 고유 한 스펙트럼 특성으로 다른 물질의 이미징 분석, 분류 및 시각화를위한 직관적 인 소프트웨어 프로그램을 제공 할 수 있습니다. 이 데이터가 공중, 지상 또는 실험실에서 얻어 지든 눈으로 구별 할 수없는 컴퓨터 화면에 세부 정보를 볼 수 있습니다.

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