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高光譜成像是分析儀器市場(chǎng)中成長(zhǎng)zui快的一個(gè)部門(mén)。講述下一代高光譜成像技術(shù)的商業(yè)潛力。目前專(zhuān)注于高光譜和拉曼光譜成像。預(yù)測(cè)高光譜成像將會(huì)出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)
1、什么是高光譜成像?
高光譜成像是一種新興的技術(shù)，可以在儀器的視場(chǎng)范圍內(nèi)同時(shí)快速測(cè)量和分析多個(gè)物體的光譜構(gòu)成。這些成像系統(tǒng)用在多個(gè)工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域，比如高速在線檢測(cè)和嚴(yán)密的質(zhì)量控制工序。
一般說(shuō)來(lái)，在加工應(yīng)用中捕捉的光譜信息，面臨著機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)簡(jiǎn)單或單點(diǎn)光譜（single-point）測(cè)量的問(wèn)題。這些儀器系統(tǒng)的成本很高，且它們只可以在整個(gè)產(chǎn)品中進(jìn)行小范圍采樣，導(dǎo)致了采樣率較低。然而高光譜成像不同，可以進(jìn)行大批量檢查。并且可以出任何產(chǎn)品的化學(xué)組成或光譜信號(hào)，只要在它的視場(chǎng)范圍內(nèi)。并且在圖像中，可以根據(jù)已經(jīng)建立起來(lái)的譜庫(kù)，用不同顏色標(biāo)識(shí)出存在或者不存在的材料。
2、高光譜成像目前的主要應(yīng)用是什么？
面對(duì)不同的應(yīng)用，這種技術(shù)有三個(gè)不同的發(fā)展階段。在80年代后期和90年代早期，高光譜成像主要用在空間環(huán)境遙感，以及應(yīng)用，如和監(jiān)視。在過(guò)去十年，高光譜成像逐漸被很多商業(yè)市場(chǎng)采納，如食品檢測(cè)、安全、平板制造中的質(zhì)量控制和提高藥品產(chǎn)量等。下一波應(yīng)用主要在生物技術(shù)、生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。在此背景下，Headwall的高光譜成像儀器可以用在實(shí)驗(yàn)室，檢查皮膚癌，或裝在顯微鏡上，進(jìn)行藥品開(kāi)發(fā)和探測(cè)細(xì)胞光譜。
3、高光譜成像zui近在這個(gè)領(lǐng)域中的主要進(jìn)展有哪些？
毫無(wú)疑問(wèn)，像差校正光學(xué)的應(yīng)用大幅提高了圖像性能，可以用在某些關(guān)鍵性應(yīng)用。高光譜成像已經(jīng)部署在某些需要特別看護(hù)，可能造成重大損失的環(huán)節(jié)。還有和安全領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，成像質(zhì)量是至關(guān)重要的，光譜和空間分辨率是主要的指標(biāo)，不能產(chǎn)生圖像失真。因此，大部分儀器應(yīng)用了反射設(shè)計(jì)，盡量避免通過(guò)光學(xué)元件或棱鏡傳輸，這樣可以減少圖像失真或不協(xié)調(diào)的光譜測(cè)量。
4、商業(yè)化取得成功了嗎？未來(lái)將向哪個(gè)方向發(fā)展？
由于制造商們按照集成、易用的原則制造高光譜成像儀器，目前的商業(yè)化已經(jīng)取得了成功。市場(chǎng)上的解決方案包括了應(yīng)用軟件，讓用戶可以快速地將儀器安裝到生產(chǎn)線。當(dāng)然，商業(yè)化要求高光譜儀器穩(wěn)定、耐用，在不同的測(cè)量環(huán)境中結(jié)果達(dá)到一致，特別是在工廠環(huán)境。
5、高光譜成像目前的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是什么？
目前有兩個(gè)主要的技術(shù)挑戰(zhàn)。*是如何減少高光譜成像儀器的收集數(shù)據(jù)量。目前，這種儀器捕捉了整個(gè)視場(chǎng)和整個(gè)空間的數(shù)據(jù)，過(guò)多的數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)，對(duì)芯片數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理帶來(lái)了較高的要求。另一個(gè)挑戰(zhàn)是把尺寸從柚子大小減少到橙子大小。要實(shí)現(xiàn)性能、分辨率、f/number、視場(chǎng)大小與設(shè)備尺寸之間的平衡。
6、下一個(gè)相關(guān)成果可能會(huì)是什么？
下一個(gè)重大的突破可能會(huì)在長(zhǎng)波紅外光譜（LWIR）領(lǐng)域，波長(zhǎng)大概為8到14微米。目前已經(jīng)應(yīng)用儀器就在LWIR領(lǐng)域。這個(gè)領(lǐng)域要求昂貴的探測(cè)技術(shù)，龐大的系統(tǒng)和制冷設(shè)備。新的儀器具有的性能、無(wú)制冷的微型輻射測(cè)量?jī)x，采用噪聲等效光譜輻射和高性能檢測(cè)芯片。