简析高光谱成像技术的优点和缺点

​高光谱成像技术是一种新兴的信息融合检测技术，它集光谱信息和图像信息于一体，具有光谱分辨率较高、波长覆盖范围较广等优点，但同时也存在测试灵敏度较低、相对误差较大等缺点。本文简单分析了高光谱成像技术的优点和缺点。

高光谱成像技术的优点

与常见的光谱分析技术相较，高光谱技术有着很多优势，它能够在很短的时间内，仅仅只通过对待测样本进行一次光谱采集，就能完成对待测样本十多项指标的测量。在测量光谱之前，不需要对待分析的样品进行提前处理，分析过程中也不会消耗其他材料或是破坏样品本身；分析重视性好、成本低。

1、光谱分辨率较高

高光谱成像所用的光谱仪在可见-近红外光谱范围内被划分为上百个波段，分辨率在2.8-5nm之间，波段的划分跟多光谱技术相比显得更为精细，并且是连续分布，能够反映的信息量也得到了极大的提高。

2、波长覆盖范围较广

高光谱成像的光谱仪的光谱覆盖范围为：紫外（200-400nm）、可见光（400-760nm）、近红外（760-2560nm）以及波长范围大于2560nm的区域，波长覆盖范围很广。

3、图像和光谱信息集于一体，信息反映全面

高光谱成像技术是一种新兴的信息融合检测技术，它集光谱信息和图像信息于一体。它在准确的反映待测样本表面上的图像信息的同时也能够够采集到样本内部各点或线的光谱信息，使得其能够进一步的确定样本内的结构组成和成分信息，因此可以检测出待测样本的全部所需信息。

4、无需前处理、无污染、方便快捷

高光谱成像技术采用具有极强穿透能力的光，在对待测样本进行检测的时候，不需要对待测样本进行任何的处理，它能够穿透塑料或者玻璃来对待测样本直接的检测，同时也不用使用任何的化学试剂。相对于传统的分析方法而言，在不会导致环境污染的同时也可以节约大量的化学试剂的使用费用。仪器测定时间短。

5、无破坏性

无破坏性也是高光谱成像技术的一大特点，因为它的无破坏性使得高光谱成像技术可以对果蔬、谷物和肉类等多种农副产品进行无损检测。在农产品的储藏库中安装高光谱自动检测装置，可实现储藏品的自动检测，节省大量人力、物力和时间。

6、在线检测

高光谱成像技术能够及时有效准确的对待测样本进行检测，所以，在流水线上可以使用高光谱检测仪来实现对物品的及时的在线检测，有助于及时发现产品内外部品质的变化，有主意提高产品本身的稳定性。

7、多组分同时检测

高光谱成像技术可以得到大规模的推广的主要原因是，它可以实现待测样本多个成分的同时检测。在同一模式、同一时间下，可以对待测样品的不同组分进行同时测定。例如在对小麦进行检测的时候，能够同时测定其蛋白质含量、水分含量、沉淀值、硬度等参数，这就极大的简化了测定操作，同时也很大程度上减少了测定时间。不同的组分对测定的结果都有一些影响，是因为在测定过程中，其他组分对高光谱也有吸收。

8、测定速度快

高光谱图像的原始光谱信息必须由计算机进行原始数据的处理和分析，在获得待测样本的原始数据后即可立即获得定性或定量的结果，整个分析所需时间大约在 2 分钟之内，并且能够根据同一原始光谱数据的处理分析得出待测样本各种组成或性质数据。

9、投资及操作费用低

高光谱分析仪所采用的光学用量是一般的石英或玻璃仪器，这些工具具有价格低、操作空间小、多数待测样本无需提前处理以及操作所需费用较低的特点，而这些仪器的高度自动化也大大降低了对操作者的技能需求以及操作难度。

高光谱成像技术的缺点

高光谱技术具有上述优点的同时，也存在着自身的缺点：其一，测试灵敏度较低，相对误差较大；其二，由于高光谱分析属于间接的测量方法，需要通过参考方法（一般为化学分析方法）获取一定量的参考样本数据，所以测量精度不可能达到所用参考方法的测量精度，建立预测模型也要有一定的化学计量学基础知识、资金、时间等；最后，高光谱技术能够测量的范围有限，一般只能用于还有氢基团的成分或者是与之相关的成分。

原始光谱数据之间相关性很高，如果待测样本的样本量不大，就不具有代表性，并且也会导致数据本身有着极高的自相关性，使得之后的数据预处理以及波长提取产生不利的影响，所以，利用高光谱成像技术进行物品检测的时候需要采集大量的样本，从而使得最终所建模型有较高的精确性和稳健性。

所以，在进行高光谱分析前，需要一定量的投入人力资源、物力资源、财力资源，才能获得一个较为精确且实用性较高的模型。