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高光谱成像仪的性能评估指标有哪些?

来源:赛斯拜克 发表时间:2023-08-03 浏览量:371 作者:awei

本文介绍了高光谱成像仪的应用范围和性能评估指标,以及在材料科学、地球科学和医学领域的具体应用。重点解释了光谱分辨率、信噪比、探测器注视时间和集光能力等关键性能指标对高光谱成像仪成像效果的影响。

高光谱成像仪的应用范围和领域,通常取决于其系统性能参数。高光谱成像仪的性能参数多种多样,用于评估系统性能的主要包括工作光谱范围、光谱分辨率、探测器凝视时间、信噪比和集光能力等。本文详细介绍了高光谱成像仪的性能评估参数,对对高光谱成像仪感兴趣的朋友们来说,不妨了解一下!

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高光谱成像仪可以捕捉到范围更广、分辨率更高的光谱数据,并将其转换为数字图像。该仪器能够在不同波长范围内进行成像和光谱分析,因此在材料科学、地球科学、医学等领域都有广泛应用。

高光谱成像仪的性能评估指标:

1.工作光谱的范围

工作光谱范围是指光谱仪可以记录的光谱范围,该范围的确定主要依赖于光学系统中光学元件的透过率或反射率,以及所选择的探测器的光谱灵敏度范围。

光谱分辨率

光谱分辨率是探测光谱辐射能量时的最小波长间隔,也即是光谱探测的能力。对于光学系统而言,一般定义为光谱通道的波段宽度。在工作光谱范围内,若分光元件所得光谱通道数量增多、波段宽度变窄,则光谱分辨率越高。对于探测器来说,光谱分辨率被严格定义为仪器达到光谱响应最大值50%时的波长宽度。探测器能够识别的波段数越多、波带范围越窄,可以更容易区分和识别地面物体信息,且具有更强的针对性。

信噪比

信噪比(SNR)是指成像光谱仪采集的目标信号(Vs)与噪声信号(VN)之间的比值。SNR的大小直接影响了目标图像的分类和识别等数据处理效果。光学系统的SNR表达式为:

表达光学系统信噪比的式子。

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在上述式子中,δ表示探测器的像素尺寸,tin表示探测器的能量积分时间,τa表示大气平均透过率,τb表示光学系统平均透过率,E表示太阳在地面的光照强度,D*表示探测器的可探测比,ρ表示地物的反射率,z表示太阳天顶角,Xt表示光谱带宽,F表示光学系统的光圈值,Δf表示噪声等效带宽。从上述公式可以得知,光学系统的光圈值越小,系统透过率越高,探测器像素尺寸越大,探测效率越高,仪器的信噪比也越高。

4.重述:探测器注视时间

当探测器注视时间测量仪器瞬间视场扫过地元目标时,探测器所接收的光能量积分时间也随之增加。凝视时间越长,探测器所积累的光能量越多,光谱的反应也就越强烈,从而获得的目标图像信噪比会更高。

集光本领

集光能力是指光谱仪收集和传递光能量的能力,它用于描述目标自身辐射的光谱亮度和仪器能够探测到的光度数值之间的关系。对于成像光谱仪来说,可以通过计算狭缝的面积和孔径的立体角的乘积来得到集光能力。其中,狭缝的宽度会影响光谱分辨率,因此它的尺寸应与像元的尺寸相一致。通过增大光学系统的孔径立体角,可以提高集光能力。


赛斯拜克高光谱成像仪SC250性能评估指标:

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产品详情

SC250近红外高光谱成像仪是一款全新设计制造的高光谱成像仪器,内置推扫结构可以快速实现光谱影像的连续采集,在900-1700nm波段具有较高的灵敏度和稳定性,通过辅助相机实现对扫描区域的监控,主机内置电源模块,可实现快速架设完成数据采集作业。全密封式设计可保证在实际使用中不会因为灰尘等影响光谱仪的内部光学元件,确保仪器的长期正常使用。

SC250近红外高光谱成像仪配置标准的信号采集软件,可进行高光谱影像及光谱数据的采集和简单处理,可实时获取样品光谱及影像信息,将扫描结果存储为图像、表格等各种格式,数据可以被多种第三方专业的数据分析软件调用,极大的扩展了仪器的使用范围。广泛应用于食品安全与质量监控/机器视觉、生产过程监控、制药。纸浆和纸检测、生物量/生物燃料过程控制、遥感与分析、光伏和半导体生产、废品回收与分选等领域。


近红外高光谱成像仪特点

1、分辨率高,成像更清晰

1)内置辅助相机,实现对扫描区域的监控;

2)图像分辨率高,可达320*320;

3)采用透射光栅分光方式,具有高衍射效率;

4)使用高稳定性的InGaAs探测器,探测效率高,均匀性好,在弱光下也有极高的灵敏度;

2、测量范围广,信息全面

1)光谱范围覆盖900-1700nm的近红外光,波长分辨率优于6nm;

2)光谱波段数256,可达256个光谱通道;

3)多种焦距镜头可选,8mm/16mm/25mm/35mm焦距镜头可根据用户需求更换;

4)光谱图像包含空间、辐射、波谱信息,具有图谱合一的特点;

3、成像效率高,信息采集快

1)高灵敏相机和辅助相机配合使用,采集速度≤5s;

2)成像技术和光谱技术相结合,可以采集连续的光谱影像信息,提高了数据采集的质量和效率;

4、数据可存储,传输快

1)采集软件实时获取样品光谱及影像信息,提供SDK便捷易用的二次开发支持;

2)数据接口采用GigE,可实现软硬件间数据的快速传输;

5、应用领域多,适用性强

1)可在0-40°的温度下使用;

2)应用范围涉及陆地、大气、海洋等多维空间;

3)应用行业包括:对地遥感、科学研究、医学诊疗、文物检测、水质检测、工农生产、食品安全、航天等;


近红外高光谱成像仪技术参数

高光谱成像仪
型号SC200SC220SC230SC250
参数可见光高光谱成像仪可见近红外高光谱成像仪可见近红外高光谱成像仪近红外高光谱成像仪
分光方式透射光栅透射光栅透射光栅透射光栅
光谱范围400-700nm400-1000nm400-1000nm900-1700nm
光谱波段数600(1x),300(2x),150(4x)1200(1x),600(2x),300(4x)1100(1x),550(2x),275(4x)256
光谱分辨率优于2.5nm优于2.5nm优于2.5nm优于6nm
狭缝宽度25µm25µm20µm30µm
透射效率>60%>60%>60%>60%
F数F/2.6F/2.6F/2.6F/2.0
探测器CMOSCMOSCMOSInGaAs
空间像素数1920(1x),960(2x),480(4x)1920(1x),960(2x),480(4x)1600(1x),800(2x),400(4x)320
像素尺寸5.86 µm5.86 µm9 µm30 µm
有效像素位深12bits12bits12bits14 bits
标配镜头焦距25mm25mm25mm25mm
工作距离200mm-∞200mm-∞200mm-∞200mm-∞
纵向视场角(FOV)>25°>25°>25°>21°
图像分辨率1920*19201920*19201600*1600320*320
采集速度≤15s≤15s≤10s≤5s
杂散光<0.5%<0.5%<0.5%<0.5%
数据接口USB 3.0USB 3.0USB 3.0GigE
镜头接口C-MountC-MountC-MountC-Mount
可选焦距8mm/16mm/25mm/35mm8mm/16mm/25mm/35mm8mm/16mm/25mm/35mm8mm/16mm/25mm/35mm
供电方式内置电池,外接电源内置电池,外接电源内置电池,外接电源内置电池,外接电源
辅助成像内置辅助相机,实现对扫描区域的监控内置辅助相机,实现对扫描区域的监控内置辅助相机,实现对扫描区域的监控内置辅助相机,实现对扫描区域的监控
重量小于4kg小于4kg小于4kg小于7kg
尺寸

长(不含镜头)*宽*高(不含脚垫)

297*156*126mm

长(不含镜头)*宽*高(不含脚垫)

297*156*126mm

长(不含镜头)*宽*高(不含脚垫)

297*156*126mm

长(不含镜头)*宽*高(不含脚垫)

297*156*126mm

工作温度‘0-40℃‘0-40℃‘0-40℃‘0-40℃
存储温度‘0-50℃‘0-50℃‘0-50℃‘0-50℃
软件采集软件+SDK采集软件+SDK采集软件+SDK采集软件+SDK
包装定制包装箱定制包装箱定制包装箱定制包装箱


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