機(jī)器視覺(jué)對(duì)于許多應(yīng)用越來(lái)越重要，例如對(duì)象分類。然而，依賴傳統(tǒng)的 RGB 成像有時(shí)是不夠的——無(wú)論算法的復(fù)雜程度如何，輸入圖像都太相似了。

高光譜成像為傳統(tǒng)圖像增加了額外的波長(zhǎng)維度，提供了更豐富的數(shù)據(jù)集。高光譜相機(jī)不是在每個(gè)像素位置使用紅色、綠色和藍(lán)色 (RGB) 值來(lái)表示圖像，而是在每個(gè)點(diǎn)記錄完整的光譜以創(chuàng)建 3D 數(shù)據(jù)集，有時(shí)稱為高光譜數(shù)據(jù)立方體。

額外的光譜維度有助于監(jiān)督學(xué)習(xí)算法，這些算法可以表征視覺(jué)上無(wú)法區(qū)分的對(duì)象——這些能力在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都是非常需要的。將高光譜成像與能夠檢測(cè) 1000 nm 以上光的傳感器相結(jié)合，可以獲得更多信息，進(jìn)一步增強(qiáng)區(qū)分不同材料的能力。

農(nóng)業(yè)測(cè)量

通過(guò)高光譜成像可以深入了解植物和土壤的健康狀況。不同的波段或頻譜部分對(duì)各種輸入(水、氮等)敏感，可以在早期階段識(shí)別和糾正氮和水缺乏等問(wèn)題。

對(duì)于農(nóng)業(yè)測(cè)量，高光譜相機(jī)經(jīng)常安裝在無(wú)人飛行器(UAV，即無(wú)人駕駛飛機(jī))上，以創(chuàng)建農(nóng)場(chǎng)的空間和時(shí)間地圖。機(jī)器視覺(jué)算法將高光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為氮、水和葉綠素水平、作物和雜草密度、產(chǎn)量估計(jì)等。該信息與支持GPS 的機(jī)器相結(jié)合，使農(nóng)民能夠針對(duì)特定地點(diǎn)采取行動(dòng)。

工業(yè)檢驗(yàn)

在線檢查是一種常見(jiàn)的安裝方法，其中線掃描高光譜相機(jī)記錄在傳送帶上從其下方通過(guò)的物品。攝像頭速度可調(diào)，與產(chǎn)線速度同步，確保100%實(shí)時(shí)檢測(cè)覆蓋物品。

處理后的數(shù)據(jù)輸出，例如分類結(jié)果，可以集成到現(xiàn)有的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，類似于現(xiàn)有的線掃描技術(shù)。具體檢測(cè)相關(guān)應(yīng)用包括識(shí)別異物、分類回收對(duì)象、區(qū)分巖石類型，甚至根據(jù)光學(xué)干涉圖案確定薄膜厚度。

高光譜成像的工業(yè)部署面臨的挑戰(zhàn)之一是將數(shù)據(jù)極其豐富的高光譜數(shù)據(jù)立方體(右上圖)轉(zhuǎn)換為有形的見(jiàn)解可能很棘手，需要專業(yè)的數(shù)據(jù)分析/機(jī)器學(xué)習(xí)技能。為了解決這個(gè)問(wèn)題，制造商越來(lái)越多地將機(jī)器視覺(jué)算法納入他們提供的包中，以便系統(tǒng)輸出分類對(duì)象的坐標(biāo)而不是原始的高光譜數(shù)據(jù)立方體。

消費(fèi)者應(yīng)用

或許出乎意料的是，高光譜成像也可用于消費(fèi)領(lǐng)域，用于分析皮膚健康狀況。更具體地說(shuō)，不同皮膚特征(水、血紅蛋白等)的空間分布可以根據(jù)它們的特征反射光譜進(jìn)行映射。因此，該技術(shù)可用于皮膚護(hù)理診所甚至化妝品柜臺(tái)，以更好地了解哪些產(chǎn)品最適合特定客戶。最終，高光譜相機(jī)可能最終會(huì)出現(xiàn)在智能手機(jī)中，使定制化妝品和護(hù)膚品能夠在家中訂購(gòu)。