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基于可获取光盘技术与频域分析的高光谱成像仪器架构
摘要： 高光谱成像（HSI）是一种新兴的仪器技术，因其能够测量重要的光谱特征而在许多应用中具有巨大潜力。然而，高光谱成像技术的广泛应用需要开发易于获?。闯杀镜土也僮骷虻ィ┑母吖馄壮上褚瞧骷芄?。本文提出、设计、开发并评估了一种基于现成组件集成与傅里叶分析频率复用的快照式易获取高光谱成像仪器架构。在实验中，入射图像光束通过动态编码孔径被分割为多个空间图像通道，每个通道分配有特定的动态二进制编码。该动态编码孔径利用改造衍射光盘技术构建，并设计有策略性的不透明与透明区域。当其由电机旋转时，动态二进制编码结合傅里叶分析用于识别各空间图像通道的衍射信号。这些空间重叠的衍射光谱被投射至电荷耦合器件传感器，并通过傅里叶分析区分每个空间图像通道。所得傅里叶振幅谱根据实验仪器几何结构转换为对应的波长函数。通过与商用光谱仪数据对比评估了该高光谱成像仪器架构的性能。所提出的架构可适配二维操作模式。最终，该易获取高光谱成像仪器架构将惠及资金有限且需要经济型高光谱技术的地区。
关键词： 电磁设备、光学衍射、高光谱传感器、多光谱成像
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过多层定制墨水打印实现深度多光谱绘画复制
摘要： 我们提出了一种绘画光谱再现工作流程，该流程能捕捉不受光照影响、具有恒定性的绘画光谱色彩，并通过多材料3D打印技术进行再现。我们利用当前3D打印机混合高浓度墨水与多层堆叠的能力，扩展了特定墨水组合的光谱色域。采用数据驱动方法预测印刷墨层堆叠的光谱特性，并优化出最匹配目标光谱的堆叠结构。这种双向映射关系通过一对神经网络建模，并通过针对该问题设计的多目标损失函数进行优化。我们的损失函数能在多种光源条件下，找到实现光谱再现与色度精度最佳平衡的墨层布局方案。此外，我们基于色彩分区和半色调技术组合，创新性地提出了一种光谱矢量误差扩散算法，能同步解决布局离散化与色彩量化问题，实现精准高效的处理。相比现有先进模型，我们的工作流程在光谱预测和布局优化方面表现更优。通过使用10种不同光谱特性的定制墨水及树脂基3D打印机的原型系统，我们成功再现了多幅真实画作及具有历史重要性的颜料。
关键词： 光谱再现，3D打印，多光谱成像
更新于2025-09-23 15:23:52
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多光谱成像：监测弱势群体
摘要： 本文描述了一种针对脆弱人群的新型健康监测系统开发方案，该系统采用可见光图像传感器与被动红外传感器的非常规组合方式来监测日?；疃；诖葱路椒?，通过色度分析技术对来自可见光与红外光谱的多光谱数据进行时空处理，有效克服了噪声环境、光照变化及动态背景的干扰。研究提出了一种高效的色度描述符以提升脆弱人群活动识别的准确性。新监测系统对医疗系统相关失真具有强鲁棒性，其描述符的表征质量显著优化。通过系列实验数据评估系统性能，结果表明：利用多光谱数据的空间与时间域特征能有效应对干扰监测系统的各类事件。相较于传统方法，该色度描述符在日?；疃碚鞣矫嬲瓜殖龈判阅?。
关键词： 树莓派，激光图像分割，医疗监测，多光谱成像，微软Kinect
更新于2025-09-23 15:22:29
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多光谱立体视频的在线互前景分割
摘要： 将视频序列分割为前景和背景区域是视频内容分析和智能监控应用中常用的低级处理过程。采用多光谱相机配置可通过提供更丰富的数据来改善这一过程，从而在不利成像条件下仍能识别物体。然而，若各传感器产生的物体外观差异显著，多个数据源的配准就并非易事。当使用近距离立体像对时若无法忽略视差效应，问题将更为复杂。本研究提出一种新方法，可同步解决多光谱分割与立体配准问题。通过迭代程序，我们利用其中一个问题的临时结果来估算另一个问题的标注结果。该方法基于两个能量函数的交替最小化，这些函数通过动态先验实现关联。我们整合形状与外观线索来寻找合适的多光谱对应关系，并在低对比度区域正确分割物体。还将模型构建为帧处理流程，通过高阶项提升结果的时间连贯性。该方法在不同配置下于多个多光谱数据集进行了评估，实现代码已在线公开。
关键词： 多光谱成像、能量最小化、协同分割、视频信号处理、视频对象分割
更新于2025-09-23 15:22:29
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红外量子点焦平面阵列传感器对矿物样品的多光谱成像
摘要： 红外（IR）光谱成像是地质领域中用于组分分析与鉴定的有力工具。本报告首次采用具有不同峰值响应波长的量子点红外光电探测器（QDIP）焦平面阵列（FPAs），通过红外光谱成像分析岩石样品的矿物组成，并展示了QDIP作为解决某些地质问题方案的潜力。在阐明黑体响应度、电流噪声密度和光谱响应度等基本特性后，我们对砾岩、砂岩、大理石和白云石等矿物样品进行了定性与定量分析。定性分析中，我们区分了每种岩石中的两种不同组分；定量分析中，我们测量了白云石的发射率并展示了发射率误差。最后，我们讨论了哪个实验因素对定量精度起最主导作用。
关键词： 量子点，焦平面阵列，矿物，多光谱成像
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于核函数的多光谱图像分析快速测定大豆种子活力
摘要： 活力是影响种子萌发和作物产量的重要质量指标。当前种子活力检测方法依赖传统人工目测，具有破坏性、劳动强度大且耗时。本研究旨在采用近红外高光谱成像（NIR-HSI）技术，以快速无损方式区分有活力与无活力的大豆种子。通过偏最小二乘判别分析（PLS-DA）技术解析NIR-HSI提取的有活力/无活力大豆种子数据，实现活力分类。利用投影变量重要性（VIP）作为波段筛选方法构建多光谱成像模型：首先对单像素光谱进行PLS-DA分析虽获得合理分类精度，但基于像素的分类法对无活力种子的精准检测效果不佳；随后采用核图像阈值法配合最优检出率策略，仅使用VIP筛选的7个最优波段即可实现超过95%的分类准确率。结果表明，该多光谱近红外成像技术是一种有效精准的无损大豆种子活力鉴别方法。
关键词： 基于核的分类、种子活力、多光谱成像、投影中的变量重要性、近红外
更新于2025-09-22 12:59:46
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利用无人机多光谱影像高精度检测疟疾媒介幼虫孳生地
摘要： 近期由于长效杀虫蚊帐（LLINs）和室内滞留喷洒（IRS）对趋外性和嗜户外栖息蚊虫效果不佳，幼虫孳生地管理（LSM）作为控制和消除疟疾传播的辅助干预手段受到更多关注。在秘鲁亚马逊地区，识别产卵量最高且呈阳性的水体将增强针对水生阶段蚊虫的靶向控制效果。本研究探索了利用无人机（UAV）通过高分辨率影像（约0.02米/像素）及其多光谱特征来定位秘鲁亚马逊地区纳氏按蚊（原按蚊属达林按蚊）孳生地的应用。结果表明：高分辨率多光谱影像能以中等程度的波段区分度（总体准确率86.73%-96.98%），有效判别纳氏按蚊最可能孳生的水体特征。该研究为利用高分辨率影像检测秘鲁亚马逊地区疟疾媒介孳生地提供了概念验证，这种创新方法对LSM疟疾综合干预措施至关重要。
关键词： 亚马逊、幼虫源管理、疟疾、达林按蚊、无人机、多光谱成像
更新于2025-09-23 14:14:39
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多光谱恒常性的光谱适应变换
摘要： 物体表面的光谱反射率能提供其特性的重要信息?；诙喙馄淄枷袷莸姆瓷渎手亟ㄍǔＲ览堤囟偕瑁渲谐＜偕枋窍低承Ｗ加胪枷癫杉捎孟嗤庠?。作者提出"多光谱恒常性"概念，该概念类似于计算色彩恒常性原理，能将传感器捕获数据转换为与光源无关的表征形式。他们建议通过光谱适应变换（SAT）将多光谱图像数据转化为标准表征形式，并在实测反射率图像上验证了该变换的性能。研究还探讨了该变换对自然场景中光源估计误差的鲁棒性。反射率重建结果表明：所提出的SAT方法不仅高效，而且对光源估计误差具有强鲁棒性。
关键词： 多光谱成像、多光谱恒常性、光谱重建、光谱适应变换、光源估计
更新于2025-09-23 15:46:47
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基于CMOS的成像芯片制造，集成单晶RGB与近红外滤光片
摘要： 近期多光谱相机的发展表明，通过在商用图像传感器上单片集成滤光片，可以制造出紧凑且低成本的光谱传感器。本文描述了此类单芯片成像系统的一种RGB+NIR变体的制造过程，包括集成金属屏蔽层以最小化串扰，以及两个干涉滤光片：一个NIR阻挡滤光片和一个NIR带通滤光片。然后将其与标准聚合物基RGB彩色滤光片相结合。该芯片的制造在imec的200毫米洁净室中使用标准CMOS技术完成，但RGB彩色滤光片和微透镜的添加是外包的。
关键词： 多光谱成像、RGB、近红外、CMOS图像传感器、单片集成、光学滤波器
更新于2025-09-23 18:50:05
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《考古科学百科全书》|| 多光谱与高光谱成像
摘要： 在考古学领域（以及广义的文化遗产?；ち煊颍?，许多记录与检测方法都基于以非破坏性、机械无损方式对文物进行特征描述与呈现的成像技术。多光谱与高光谱成像（合称光谱成像）是这类非侵入式成像的两种可能形式。二者均基于对反射或发射的光学电磁辐射的探测——后者被定义为波长介于10纳米（0.01微米）至1毫米（1000微米）之间的电磁波。理解这种探测原理时需注意：光学数字成像通常产生的是三变量过程的信号输出：辐射源的电磁辐射照射到物体上；该辐射部分被物体吸收、透射和反射，且这种相互作用具有波长依赖性；成像仪则检测并数字化特定光谱区域内的入射辐射亮度。光谱成像通过至少四个不同光谱波段的数据采集，拓展了传统三色数字相机的方案，其中高光谱成像具有更高的光谱分辨率和更连续的光谱覆盖。其应用包括考古勘探、色彩精准记录、材料识别以及提升古文献可读性等。缺点涉及数据量庞大、易受噪声干扰，以及对专用硬件软件的依赖，未来研究将聚焦于多波长激光扫描仪等主动系统。
关键词： 多光谱成像、考古学、高光谱成像、数据立方体、光谱特征、未来研究、缺点、电磁辐射、非侵入式成像、应用、光谱成像、遗产
更新于2025-09-23 22:12:03