當(dāng)我們尋找問題的解決方案或把握機(jī)會時，通常很難找到*適合的解決方案。本文介紹了光譜成像技術(shù)的概況，旨在幫助用戶判斷它是否可以成為成功解決方案的有效手段。
高光譜成像具備圖譜合一的特性，既體現(xiàn)圖像的紋理、顏色等圖像信息，并且每一個圖像像元都包含更豐富的光譜（演示）信息，可用于分了、識別、定性以及定量反演地物屬性，它輸出的原始數(shù)據(jù)通常以“數(shù)據(jù)立方體”呈現(xiàn)出來的看做是每個像元的精細(xì)譜線。圖片1展示了一個數(shù)據(jù)立方體的例子，它使用了兩個空間維度（x和y）以及一個波長維度。
圖1
圖1.人腦只能利用視覺的三原色，而計算機(jī)視覺系統(tǒng)能夠利用更多的顏色通道。有了更多的光譜（顏色）信息，光譜儀視覺系統(tǒng)就能更好的展現(xiàn)顏色差異。此外，光譜成像系統(tǒng)還可以檢測紅外譜段，從而可以利用人眼無法觀察的反射率差異。
光譜成像在下列情況下或許能很好的解決你的機(jī)器視覺需求：
1.需要精確的光譜或色彩信息。(例如，區(qū)分相似顏色的物體；測量顏色（比如cielab）,測量重疊的熒光信號）
2.需要場景圖像。(目標(biāo)物不是均勻的一種顏色，或者我們感興趣的區(qū)域中包含了多個對象，此時單點光譜儀無法準(zhǔn)確采樣或覆蓋該區(qū)域）
舉例能幫助我們更好的理解這兩點。
舉例：炸雞塊有兩種瑕疵
（1）每個雞塊都有一部分缺少面粉
（2）兩個雞塊接觸會導(dǎo)致局部面糊過多，從而顏色較深且較脆。圖2是用三個波段的光譜圖像生成的炸雞塊的真彩色圖。真彩色圖像是用選用三個近似人類視場的 光譜圖像波段生成的。其他圖像效果，比如圖1中的假彩色圖像，可幫助我識別或突顯出我們感興趣的特征。
除了瑕疵，光譜圖像還能區(qū)分出炸雞表面淺金黃色和深金黃色的區(qū)域。
圖2：煮熟的雞塊與瑕疵
圖3：圖2雞塊的光譜分類圖
圖3顯示了炸雞塊的色彩分類圖。缺少面粉的區(qū)域列為藍(lán)色，面糊過多或過脆的區(qū)域列為深棕色。另外，黃色和橙色用于區(qū)分淺金黃色和深金黃色區(qū)域。不屬于任何這些地方的像元標(biāo)識為黑色。
實際情況中，人們可以利用這些結(jié)果來丟棄有較大瑕疵的雞塊，也可以利用淺金色和深金色像元的比例來控制烹調(diào)過程，或者烹制后通過混合使每一批雞塊深淺顏色協(xié)調(diào)兼具不同的興趣點有不同的代表性譜圖。
比如，對于圖3的結(jié)果，從每個類別中挑選幾個像元點的譜圖，進(jìn)行平均后形成一個代表性的光譜曲線（圖4）。
除了幅度不同，這幾個代表性的光譜曲線形狀略有差別?？蓪⑦@些曲線與圖像中任意點的譜圖進(jìn)行對比——有多種算法用于比較。實際情況下，自然變異和噪聲使得代表性譜線和單個像元譜圖無法*匹配。因此，往往設(shè)置一個閾值用以將像元分類。
圖4：圖3中顯示的四種區(qū)塊的平均光譜曲線
結(jié)束語：光譜成像技術(shù)是機(jī)器視覺應(yīng)用的強(qiáng)大工具，尤其在區(qū)分相似顏色的物體或區(qū)域的領(lǐng)域。就像人眼一樣，光譜成像可以被廣泛的應(yīng)用于各領(lǐng)域，包括質(zhì)量控制（木材，紡織品，紙張，建筑材料，藥物），過程控制（薄膜，含水量，顏色），分類（食品，可回收材料，礦物），遙感（水色遙感，環(huán)境遙感，農(nóng)業(yè)遙感）等等。
隨著科技發(fā)展，光譜成像系統(tǒng)成本會逐步降低，該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，從微觀尺度的顯微鏡觀測到宏觀尺度的飛機(jī)航拍，光譜成像技術(shù)都將發(fā)揮重要的作用。