高光谱成像技术用于金属锈化分级

1.介绍：
IRIS集团提供了14个金属样本给美国Headwall公司用于高光谱成像技术在金属鉴别方面的识别应用的可行性测试。测试的目的为判断利用高光谱成像仪在UV到近红外范围内对金属的反射率能否量化金属的锈化等级。本测试利用的高光谱成像仪分别是Headwall公司的 Hyperspec? UV，光谱覆盖范围是250~500nm；Micro-Hyperspec? VNIR E-Series，光谱覆盖范围是400~1000nm；Micro-Hyperspec? SWIR M-Series，光谱覆盖范围是900~2500nm。
2.系统配置
2.1. 高光谱成像系统
整个高光谱成像系统利用Headwall Hyperspec? UV来负责UV范围内光谱采集。该高光谱成像仪有409个光谱通道，光谱分辨率为1.4nm。该部分数据采集不设置感兴趣区域（ROI）或者舍弃区域。扫描帧频设置为大约16.7Hz。
在VNIR范围内，系统利用的是Micro-Hyperspec? VNIR E-Series。该高光谱成像仪有369光谱个通道，光谱分辨率为5.8nm。该部分数据采集也不设置感兴趣区域（ROI）或者舍弃区域。扫描的帧频设置为大约60Hz。
在SWIR范围内，系统利用的是Micro-Hyperspec? SWIR M-Series。该高光谱成像仪有166个光谱通道，光谱分辨率为10nm。同以上部分一样，采集不设置ROI与舍弃区域。其扫描帧频设置为45Hz。
每个高光谱成像系统由一个前视透镜、一个摄谱仪和一个焦平面阵列组成。前视镜将场景成像到摄谱仪的入口端口。该场景摄入的光通过狭缝打在摄谱仪上。光通过摄谱仪分光处理后将不同波长的光以垂直于狭缝方向的排列方式进行分离。这就形成了一个矩形的光场，在平行于狭缝方向的维度表示沿狭缝摄入光的点，而垂直于狭缝维度则表示每一个点的光谱信息。这个矩形光场投射到精确定位的焦平面阵列（CCD）上来保存光谱信息并成像。在满足数据采集需要（如，曝光时间）的条件下，以一个特定速度匀速在垂直于狭缝方向上移动，这样就可以将采集到一个完整的2维平面图像。与此同时，由于光谱仪会记录下平面图像每一个点（像元）的光谱信息，所以*后就会得到一个3维的光谱立方体。
在控制样品动态方面，本次测试采用Headwall Hyperspec? Starter Kit。该设备可连接电脑对实验中的移动平台（盛放样品），光源以及高光谱成像仪进行控制。