简析高光谱成像技术的优势和发展趋势

近几年，高光谱成像技术发展迅速，应用日益广泛。根据国外某机构的研究报告预测，2030年全球高光谱成像系统市场规模将达558亿美元。本文简单分析了光谱成像技术的优势和发展趋势。。

高光谱成像技术的优势

1. 有着近似连续的地物光谱信息

高光谱影像在经过光谱反射率重建后，能获取与被探测物近似的连续的光谱反射率曲线，与它的实测值相匹配，将实验室中被探测物光谱分析模型应用到成像过程中。

2. 对于地表覆盖的探测和识别能力极大提高

高光谱数据能够探测具有诊断性光谱吸收特征的物质，能准确的区分地表植被覆盖类型，道路地面的材料等。

3. 地形要素分类识别方法是多种多样的

影像分类既可以采用如贝叶斯判别、决策树、神经网络、支持向量机的模式识别方法，也可以采用基于被探测物的光谱数据库的光谱进行匹配的方法。分类识别特征是既可以采用光谱诊断特征，也可以采用特征选择与提取。

4. 地形要素的定量和半定量分类识别将成为可能

在高光谱影像中能估计出多种被探测物的状态参量，大大的提高了成像高定量分析的精度和可靠性。

高光谱成像技术的发展趋势

1. 成本：低成本和小型化

虽然光谱成像技术的目标区分能力已经在应用中得到证明，但是此技术目前还是主要作为科学研究工具，应用于实验室作为光谱分析仪器或航天、航空等遥感领域。现有成熟的光谱成像技术的速度、体积、成本，限制了光谱成像技术的产业化应用。为缩短研究和产业之间的差距，随着光场成像技术、mems技术、量子点技术、超表面结构技术、芯片镀膜技术等的应用，光谱成像技术正朝着小型化、低成本方向发展。

2. 技术：立体化和动态化

常规的色散型、滤光型、干涉型光谱成像方式均需要某种形式的扫描，，这种空间或光谱扫描往往需要数秒甚至分钟时间以获取完整光谱数据立方体，仅适用于探测静态场景、静止目标，不适用于工作在光照变化、大气扰动等复杂条件，难以探测动态目标。为满足光谱成像应用于复杂工况条件，光谱成像技术正向着实时、快照式方向发展。

3. 应用：民用化和产业化

高光谱成像技术的发展可以追溯到上世纪80年代，当时主要应用在航天和遥感领域，并一直延续到2000年；2000年左右，市场上开始出现了一批商品化的高光谱设备，主要以光栅分光和液晶可调谐滤波器分光两种技术为主。在这些仪器的基础上，主要的应用领域也由最初的航天、农业、军事拓展到工业分选、文保、生物医学等。在此期间，虽然仪器的成本还比较高，多数的应用还处在研究阶段，不过在一些行业应用领域已经开始产出研究成果了；高光谱技术和应用市场进入了快速发展的阶段，在多个应用领域都有了比较成熟的解决方案。特别是近几年来，人工智能的快速发展也为高光谱成像技术的应用开发和拓展提供了更大的发展空间。从整体上来看，朝着民用化商品化产业化的方向发展。