簡析高光譜成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

?高光譜成像技術(shù)是一種新興的信息融合檢測技術(shù)，它集光譜信息和圖像信息于一體，具有光譜分辨率較高、波長覆蓋范圍較廣等優(yōu)點(diǎn)，但同時也存在測試靈敏度較低、相對誤差較大等缺點(diǎn)。本文簡單分析了高光譜成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

高光譜成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

與常見的光譜分析技術(shù)相較，高光譜技術(shù)有著很多優(yōu)勢，它能夠在很短的時間內(nèi)，僅僅只通過對待測樣本進(jìn)行一次光譜采集，就能完成對待測樣本十多項(xiàng)指標(biāo)的測量。在測量光譜之前，不需要對待分析的樣品進(jìn)行提前處理，分析過程中也不會消耗其他材料或是破壞樣品本身；分析重視性好、成本低。

1、光譜分辨率較高

高光譜成像所用的光譜儀在可見-近紅外光譜范圍內(nèi)被劃分為上百個波段，分辨率在2.8-5nm之間，波段的劃分跟多光譜技術(shù)相比顯得更為精細(xì)，并且是連續(xù)分布，能夠反映的信息量也得到了極大的提高。

2、波長覆蓋范圍較廣

高光譜成像的光譜儀的光譜覆蓋范圍為：紫外（200-400nm）、可見光（400-760nm）、近紅外（760-2560nm）以及波長范圍大于2560nm的區(qū)域，波長覆蓋范圍很廣。

3、圖像和光譜信息集于一體，信息反映全面

高光譜成像技術(shù)是一種新興的信息融合檢測技術(shù)，它集光譜信息和圖像信息于一體。它在準(zhǔn)確的反映待測樣本表面上的圖像信息的同時也能夠夠采集到樣本內(nèi)部各點(diǎn)或線的光譜信息，使得其能夠進(jìn)一步的確定樣本內(nèi)的結(jié)構(gòu)組成和成分信息，因此可以檢測出待測樣本的全部所需信息。

4、無需前處理、無污染、方便快捷

高光譜成像技術(shù)采用具有極強(qiáng)穿透能力的光，在對待測樣本進(jìn)行檢測的時候，不需要對待測樣本進(jìn)行任何的處理，它能夠穿透塑料或者玻璃來對待測樣本直接的檢測，同時也不用使用任何的化學(xué)試劑。相對于傳統(tǒng)的分析方法而言，在不會導(dǎo)致環(huán)境污染的同時也可以節(jié)約大量的化學(xué)試劑的使用費(fèi)用。儀器測定時間短。

5、無破壞性

無破壞性也是高光譜成像技術(shù)的一大特點(diǎn)，因?yàn)樗臒o破壞性使得高光譜成像技術(shù)可以對果蔬、谷物和肉類等多種農(nóng)副產(chǎn)品進(jìn)行無損檢測。在農(nóng)產(chǎn)品的儲藏庫中安裝高光譜自動檢測裝置，可實(shí)現(xiàn)儲藏品的自動檢測，節(jié)省大量人力、物力和時間。

6、在線檢測

高光譜成像技術(shù)能夠及時有效準(zhǔn)確的對待測樣本進(jìn)行檢測，所以，在流水線上可以使用高光譜檢測儀來實(shí)現(xiàn)對物品的及時的在線檢測，有助于及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)外部品質(zhì)的變化，有主意提高產(chǎn)品本身的穩(wěn)定性。

7、多組分同時檢測

高光譜成像技術(shù)可以得到大規(guī)模的推廣的主要原因是，它可以實(shí)現(xiàn)待測樣本多個成分的同時檢測。在同一模式、同一時間下，可以對待測樣品的不同組分進(jìn)行同時測定。例如在對小麥進(jìn)行檢測的時候，能夠同時測定其蛋白質(zhì)含量、水分含量、沉淀值、硬度等參數(shù)，這就極大的簡化了測定操作，同時也很大程度上減少了測定時間。不同的組分對測定的結(jié)果都有一些影響，是因?yàn)樵跍y定過程中，其他組分對高光譜也有吸收。

8、測定速度快

高光譜圖像的原始光譜信息必須由計算機(jī)進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的處理和分析，在獲得待測樣本的原始數(shù)據(jù)后即可立即獲得定性或定量的結(jié)果，整個分析所需時間大約在 2 分鐘之內(nèi)，并且能夠根據(jù)同一原始光譜數(shù)據(jù)的處理分析得出待測樣本各種組成或性質(zhì)數(shù)據(jù)。

9、投資及操作費(fèi)用低

高光譜分析儀所采用的光學(xué)用量是一般的石英或玻璃儀器，這些工具具有價格低、操作空間小、多數(shù)待測樣本無需提前處理以及操作所需費(fèi)用較低的特點(diǎn)，而這些儀器的高度自動化也大大降低了對操作者的技能需求以及操作難度。

高光譜成像技術(shù)的缺點(diǎn)

高光譜技術(shù)具有上述優(yōu)點(diǎn)的同時，也存在著自身的缺點(diǎn)：其一，測試靈敏度較低，相對誤差較大；其二，由于高光譜分析屬于間接的測量方法，需要通過參考方法（一般為化學(xué)分析方法）獲取一定量的參考樣本數(shù)據(jù)，所以測量精度不可能達(dá)到所用參考方法的測量精度，建立預(yù)測模型也要有一定的化學(xué)計量學(xué)基礎(chǔ)知識、資金、時間等；最后，高光譜技術(shù)能夠測量的范圍有限，一般只能用于還有氫基團(tuán)的成分或者是與之相關(guān)的成分。

原始光譜數(shù)據(jù)之間相關(guān)性很高，如果待測樣本的樣本量不大，就不具有代表性，并且也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)本身有著極高的自相關(guān)性，使得之后的數(shù)據(jù)預(yù)處理以及波長提取產(chǎn)生不利的影響，所以，利用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行物品檢測的時候需要采集大量的樣本，從而使得最終所建模型有較高的精確性和穩(wěn)健性。

所以，在進(jìn)行高光譜分析前，需要一定量的投入人力資源、物力資源、財力資源，才能獲得一個較為精確且實(shí)用性較高的模型。