高光譜相機(jī)是現(xiàn)代光學(xué)遙感領(lǐng)域的重要工具，其對(duì)于光譜分辨率的提高有著顯著作用。而在高光譜相機(jī)使用過程中，光源的選擇扮演著

至關(guān)重要的角色。本文將探討如何選擇合適的光源以適應(yīng)不同的高光譜

相機(jī)應(yīng)用需求。

一、穩(wěn)定性

首先，對(duì)于高光譜相機(jī)而言，光源的穩(wěn)定性是非常關(guān)鍵的。穩(wěn)定的光源可以確保在不同時(shí)間和環(huán)境下獲得一致的光照條件，從而減小數(shù)

據(jù)的變異性。一些傳統(tǒng)光源如烏絲燈、鹵素?zé)?、氙氣燈等雖然也能提供

類似太陽光的光源，對(duì)物體進(jìn)行補(bǔ)光，但它們普遍存在穩(wěn)定性不足的問題，如功耗大、光譜不穩(wěn)定、熱量大、體積大、亮度不均勻等。

LED光源作為一種新型的補(bǔ)光光源，近年來得到了廣泛應(yīng)用。多芯片合成光源是一種常見的LED光源，能夠提供一個(gè)寬光譜光源。然而，

這種光源的光均勻度不夠，芯片供應(yīng)不足，設(shè)備體積大，有些光譜

還缺失。

二、光譜范圍

其次，光源應(yīng)該能夠涵蓋高光譜相機(jī)所需的光譜范圍。不同應(yīng)用需要不同的光譜范圍，因此光源要能夠提供足夠的波長覆蓋，以滿足不

同成像需求。例如，有些應(yīng)用可能需要覆蓋可見光和近紅外波段，

而有些應(yīng)用則可能需要覆蓋更寬的光譜范圍，如400-1700nm或400-2500nm。

對(duì)于一些特定的應(yīng)用，比如對(duì)可見度影響較大的大氣污染物質(zhì)檢測，應(yīng)選擇能發(fā)出較長波長的LED燈，比如635nm和665nm的LED燈。

而對(duì)于一些需要較高光譜分辨率的應(yīng)用，比如地物分類和識(shí)別，

應(yīng)選擇能發(fā)出較窄帶寬的LED燈，比如615nm和630nm的LED燈。

三、光強(qiáng)度可調(diào)性

另外，在一些應(yīng)用中，可能需要根據(jù)不同場景調(diào)整光源的光強(qiáng)度。因此，光源應(yīng)具備可調(diào)性，以便根據(jù)需要進(jìn)行精確的光照控制。例如，

有些應(yīng)用可能需要實(shí)時(shí)調(diào)整光源的亮度以適應(yīng)不同的觀測條件或

目標(biāo)反射率。

四、色溫和光譜分布

光源的色溫和光譜分布對(duì)于不同物體的成像效果有著重要影響。選擇合適的色溫和光譜分布可以優(yōu)化成像質(zhì)量，準(zhǔn)確捕捉物體的光譜特征

。例如，對(duì)于一些需要高對(duì)比度的應(yīng)用，可以選擇色溫較低的

光源以增強(qiáng)物體與背景之間的對(duì)比度。而對(duì)于一些需要高動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用，可以選擇色溫較高的光源以捕捉更多細(xì)節(jié)和顏色信息。

通過高光譜設(shè)備獲取到的是一個(gè)數(shù)據(jù)立方，不僅有圖像的信息，并且在光譜維度上進(jìn)行展開，結(jié)果不僅可以獲得圖像上每個(gè)點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)

，還可以獲得任一個(gè)譜段的影像信息。

高光譜成像技術(shù)是基于非常多窄波段的影像數(shù)據(jù)技術(shù)，它將成像技術(shù)與光譜技術(shù)相結(jié)合，探測目標(biāo)的二維幾何空間及一維光譜信息，獲取

高光譜分辨率的連續(xù)、窄波段的圖像數(shù)據(jù)。高光譜成像技術(shù)發(fā)展迅速，常見的包括光柵分光、聲光可調(diào)諧濾波分光、棱鏡分光、芯片鍍膜等。

如何選擇合適的光源？簡述光源分類與應(yīng)用

選擇合適的光源，可突顯良好的圖像效果，可以簡化算法，提高檢測精度、提升檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

光源按形狀和用途通常分為以下幾類:

1、環(huán)形光源

環(huán)形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息；高密度LED傘狀配置，高亮度；多種緊湊設(shè)計(jì)，節(jié)省安裝空間；解決對(duì)角照射陰影問題；紅外，紫外制作，標(biāo)準(zhǔn)24V供電（12V可選），光線均勻擴(kuò)散。

應(yīng)用領(lǐng)域:PCB印刷電路板定位與晶片檢查，電子元件檢測、塑膠容器檢查，液晶校正、IC印刷檢查，通用外光檢查等。

2、背光源

用高密度排列的LED陣列實(shí)現(xiàn)高輸出背光照明，從被測物背面進(jìn)行照射，尤其適合作為顯微鏡的載物臺(tái)。紅外，紫外制作，可調(diào)配出不同顏色，滿足不同被測物多色要求；均勻照射，擴(kuò)散性好，標(biāo)準(zhǔn)24V供電（12V可選）。

應(yīng)用領(lǐng)域:外形輪廓尺寸的檢測，電子元件的外觀檢測，異物檢測，液面檢測等。

3、條形光源

條形光源是較大方形結(jié)構(gòu)被測物的首選光源；顏色可根據(jù)需求搭配，自由組合；照射角度與安裝隨意可調(diào)，使用LED高密度配置和光學(xué)透鏡制作；均勻性好，可做背光使用。

應(yīng)用領(lǐng)域:基板裂紋與金屬表面檢測，電子元件識(shí)別檢測，印刷品質(zhì)量檢測，通用外觀檢查等。

4、同軸光源

同軸光源可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾；通過使用半透鏡，使LED的擴(kuò)散照射在相機(jī)軸的同軸上，成像清晰，亮度均勻；LED高密度排列，大幅度提升亮度；紅外，紫外制作；標(biāo)準(zhǔn)24V供電（12V可選）。

應(yīng)用領(lǐng)域:系列光源最適宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測，芯片和硅晶片的破損檢測，Mark點(diǎn)定位，印制線路板的圖形檢測，包裝條碼識(shí)別等。

5、多射角無影光源

采用功率LED；紅外、紫外制作，標(biāo)準(zhǔn)24V供電（12V可選），均勻照射；　隨工作距離變化，形成不同角度，以滿足不同類型的檢測。

應(yīng)用領(lǐng)域:PCB印刷電路板定位與晶片檢查；電子元件檢測、塑膠容器檢查；液晶校正、IC印刷檢查；通用外光檢查等。

6.點(diǎn)光源

外觀設(shè)計(jì)輕巧且重量輕，提高發(fā)光效率，實(shí)現(xiàn)高亮度?？膳浜贤S鏡頭使用。

應(yīng)用領(lǐng)域:作為遠(yuǎn)心鏡頭等的光源；晶片及液晶玻璃檢測；表面裂縫檢測；LCD面板檢測等。

現(xiàn)有的高光譜成像分為有光版本和無光版本：

有光版本一般會(huì)用太陽光作為基礎(chǔ)光，太陽光是一個(gè)大的寬光譜光源，如下

太陽光譜是一個(gè)很寬的光譜，高光譜成像只需要一個(gè)攝像頭和相應(yīng)的配件，就能采集物體的光譜，區(qū)分物體種類，對(duì)物體進(jìn)行分析。

無光版本，基本是夜晚、室內(nèi)和封閉空間等環(huán)境，需要增加額外的光源進(jìn)行補(bǔ)光照射，用來采集物體的反射光譜，對(duì)物體進(jìn)行分析。

1、市場上現(xiàn)有的補(bǔ)光光源一般包含烏絲燈、鹵素?zé)?、氙氣燈、氘燈等等傳統(tǒng)光源，舉例如下：

這些光源也能提供類似太陽光的光源，對(duì)物體進(jìn)行補(bǔ)光，但是會(huì)有一些缺點(diǎn)。

例如：功耗大、光譜不穩(wěn)定、熱量大、體積大、亮度不均勻等缺點(diǎn)。

2、市場上現(xiàn)有另外一類LED光源，也能提供一些補(bǔ)光，例如多芯片合成光源：如下

這些LED芯片組合成寬光譜光源，能夠提供一個(gè)寬光譜光源，但是會(huì)出現(xiàn)一些缺點(diǎn)。

例如：光均勻度不夠，芯片供應(yīng)不足，設(shè)備體積大，有些光譜缺失的缺點(diǎn)。

3、現(xiàn)有國紅光電生產(chǎn)的LED產(chǎn)品，能單顆燈珠產(chǎn)生400-1100nm光譜，滿足一部分的高光譜應(yīng)用場景，如下：

在400-1100nm能完美滿足光譜要求，但是也缺少一部分1100-1700nm，需要另外補(bǔ)一顆燈珠。

1700nm-2500nm光譜還是缺失的，不能生產(chǎn)出來。

高光譜產(chǎn)品是未來的一個(gè)長期技術(shù)方向，未來將會(huì)有很大的可能到民用消費(fèi)品市場，市值會(huì)很大。

綜上所述，高光譜相機(jī)光源的選擇需要考慮穩(wěn)定性、光譜范圍、光強(qiáng)度可調(diào)性以及色溫和光譜分布等多方面因素。針對(duì)不同的應(yīng)用需求，要選擇合適的光源以適應(yīng)不同的觀測條件和目標(biāo)反射率。未來隨著

高光譜技術(shù)的發(fā)展，相信會(huì)有更多新型的光源出現(xiàn)以滿足不同應(yīng)用需求。現(xiàn)有的高光譜成像就是在光譜維度上進(jìn)行了細(xì)致的分割，不僅僅是傳統(tǒng)所謂的黑、白或者R、G、B的區(qū)別，而是在光譜維度上也

有N個(gè)通道，例如：我們可以把400nm-1000nm分為300個(gè)通道。