
普通相机记录的是红绿蓝三个通道,人眼看到的世界也大致如此。但自然界中许多物质之间的差异,恰恰隐藏在可见光之外,或者在可见光波段内但人眼无法区分的细微光谱特征里。高光谱相机要解决的,正是这个问题——它把“颜色”这一概念从三通道扩展到了几十上百个波段,让每一处像素都拥有一段完整的光谱曲线。
高光谱相机的工作原理可以这样理解:它将入射光按波长展开,在成像的同时记录每个空间位置在不同波长下的强度,从而形成包含二维空间和一维光谱的三维数据立方体。与普通相机相比,它多了一个光谱维度;与地物光谱仪等非成像光谱仪器相比,它又多了一个空间维度。正是这个“图谱合一”的特点,让高光谱相机既能告诉用户“哪里有差异”,也能告诉用户“差异是什么成分造成的”。
选高光谱相机,首先要确定工作波段。可见光波段(约四百到七百纳米)适合颜色分析;可见光加近红外波段(约四百到一千纳米)能满足多数农业、环境和常规工业检测需求;如果需要探测水分、油污或某些化学基团,往往要延伸到短波红外波段(约九百到两千五百纳米)。其次要看光谱分辨率,光谱分辨率越高,越能分辨细微的吸收特征。第三要看扫描方式,常见的有推扫式线扫描、快照式和机载推扫等,线扫描适合传送带或推扫运动场景,面阵快照适合静态或动态变化较快的对象。此外还要综合考虑相机灵敏度、信噪比、尺寸重量以及配套软件能力。
高光谱相机的应用横跨多个领域。农业上,它可以反演作物的叶绿素含量、氮素水平和病虫害程度;环保上,它可以识别水体中的藻类分布与污染类型;工业上,它可以检测物料分选中的异物、农产品的内部缺陷;文物保护中,它可以帮助发现古画表层下隐藏的笔迹。近年来,随着无人机平台的发展,高光谱相机也从实验室走进了田间地头和野外环境,大大拓展了应用半径。
彩谱科技以 FigSpec 品牌布局高光谱产品,形成了比较完整的系列。线扫描系列涵盖可见光、可见光近红外和近红外短波红外等不同波段配置,型号包括 FS-10、FS-12、FS-13、FS-14、FS-17、FS-18 等,用户可按波段需求选择。成像式系列具备更高光谱分辨率,可提供多达上千个光谱通道。针对机载应用,还有适配主流无人机平台的系列机型,例如 FS-60C,光谱范围可覆盖可见光到近红外,适合大面积快速监测。针对特殊科研需求,彩谱还推出了面向日光诱导叶绿素荧光探测的系统,包含线扫描、成像和无人机多种形态。
高光谱相机是光谱检测领域技术门槛较高的产品,需要光学、机械、电子和软件的多方面积累。彩谱科技(浙江)有限公司在这一领域持续投入,研发团队依托光学博士背景和多项自主专利,逐步建立起从硬件到软件的产品体系。公司总部位于杭州,服务网络覆盖国内多个行业客户,产品也出口到海外市场。对于正在评估高光谱应用的机构,可以直接与厂家沟通波段、分辨率与应用场景的匹配方案。
从三通道到数百波段,高光谱相机让“看得更细”成为可能。选型的关键是把应用需求翻译成波段、分辨率和平台这三个参数,再据此在成熟的产品线中找到合适配置。