Спектралды бейнелеу: Қағидалары, қолданылуы және даму тарихы
Imaging spectroscopy
Гиперспектралды бейнелеу: спектрлік ақпаратты жинау арқылы суреттерді жақсарту. Күн зерттеуінен ғарыш роверлеріне дейін қолданылады. Спектралды талдау!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Суреттеу спектроскопиясында (сонымен қатар гиперспектральді бейнелеу немесе спектрлік бейнелеу) суреттің әрбір пикселі RGB түсті моделінің үш жолағының орнына спектрден көптеген жарық қарқындылығы деректерін жинақтайды. Нақтырақ айтқанда, бұл көптеген спектрлік байланысқан жолақтарда кеңістіктегі суреттерді бір мезгілде алу болып табылады. Кейбір спектрлік суреттерде спектрлік деректер кубогының бірнеше сурет жазықтықтары ғана болады, ал басқалары бейнедегі әрбір орналасқан жерде толық спектр ретінде қарастырылуы тиімді. Мысалы, күн физиктері спектрогелиографты спектрографтың ойығын сканерлеу арқылы Күннің суреттерін жасау үшін пайдаланады, бұл Күн бетіндегі ерекшеліктердің мінез-құлқын зерттеу үшін қолданылады; мұндай спектрогелиограмма 100 000-нан астам спектрлік ажыратымдылыққа ие болуы мүмкін және жергілікті қозғалысты (Доплер эффектісі арқылы) және тіпті магнит өрісін (Земанның бөлінуі немесе Ханле эффектісі арқылы) сурет жазықтығының әрбір орнында өлшеу үшін қолданылуы мүмкін. Ал Opportunity марсоходы жинаған көп спектрлі суреттерде тек төрт толқын ұзындығы бар, сондықтан олар 3 түсті суреттен азырақ ғана артық. Бір қолданысы – радиометриялық өлшеулерді пайдалана отырып, жер бетін және атмосфераны сандық және сапалық тұрғыдан сипаттауға мүмкіндік беретін спектрлік геофизикалық бейнелеу. Бұл өлшеулерді жер бетіндегі материалдар мен атмосфералық іздік газдарды тікелей және жанама түрде анықтау, олардың салыстырмалы концентрацияларын өлшеу, содан кейін аралас пиксель сигналдарының пропорционалдық үлесін анықтау (мысалы, спектрлік араластыру мәселесі), олардың кеңістіктегі таралуын шығару (карталау мәселесі) және ақырында оларды уақыт өте келе зерттеу (көп уақыттық талдау) үшін пайдалануға болады. "Чандраян-1" ғарыш кемесіндегі Ай минералогиясын карталаушы геофизикалық бейнелеу спектрометрі болды.
In imaging spectroscopy (also hyperspectral imaging or spectral imaging) each pixel of an image acquires many bands of light intensity data from the spectrum, instead of just the three bands of the RGB color model. More precisely, it is the simultaneous acquisition of spatially coregistered images in many spectrally contiguous bands. Some spectral images contain only a few image planes of a spectral data cube, while others are better thought of as full spectra at every location in the image. For example, solar physicists use the spectroheliograph to make images of the Sun built up by scanning the slit of a spectrograph, to study the behavior of surface features on the Sun; such a spectroheliogram may have a spectral resolution of over 100,000 and be used to measure local motion (via the Doppler shift) and even the magnetic field (via the Zeeman splitting or Hanle effect) at each location in the image plane. The multispectral images collected by the Opportunity rover, in contrast, have only four wavelength bands and hence are only a little more than 3 color images. One application is spectral geophysical imaging, which allows quantitative and qualitative characterization of the surface and of the atmosphere, using radiometric measurements. These measurements can then be used for unambiguous direct and indirect identification of surface materials and atmospheric trace gases, the measurement of their relative concentrations, subsequently the assignment of the proportional contribution of mixed pixel signals (e. g., the spectral unmixing problem), the derivation of their spatial distribution (mapping problem), and finally their study over time (multi temporal analysis). The Moon Mineralogy Mapper on Chandrayaan 1 was a geophysical imaging spectrometer.
Өмірбаян
1704 жылы Исаак Ньютон ақ жарықты құрауыш түстерге бөлуге болатынын көрсетті. Спектроскопияның кейінгі тарихы нақты өлшемдерге әкелді және атомдық және молекулалық физиканың эмпирикалық негізін қалады (Born & Wolf, 1999). Бейнелеу спектроскопиясының маңызды жетістіктері көбінесе әуедегі құралдарға байланысты, әсіресе 1980 және 1990 жылдардың басында (Goetz et al., 1985; Vane et al., 1984). Дегенмен, 1999 жылға дейін ғарышқа алғашқы бейнелеу спектрометрі (NASA-ның орташа ажыратымдылықтағы бейнелеу спектрордиометрі, немесе MODIS) ұшырылмады. Терминология мен анықтамалар уақыт өте келе өзгеріп отырады. Кез келген уақытта, >10 спектрлік жолақ "бейнелеу спектрометрі" терминін қолдануға жеткілікті болған, бірақ қазіргі таңда термин спектрлік жолақтардың жалпы ең төменгі санымен емес, үздіріссіз (немесе қайталама) спектрлік жолақтар тізбегімен анықталады.
In 1704, Sir Isaac Newton demonstrated that white light could be split up into component colours. The subsequent history of spectroscopy led to precise measurements and provided the empirical foundations for atomic and molecular physics (Born & Wolf, 1999). Significant achievements in imaging spectroscopy are attributed to airborne instruments, particularly arising in the early 1980s and 1990s (Goetz et al., 1985; Vane et al., 1984). However, it was not until 1999 that the first imaging spectrometer was launched in space (the NASA Moderate resolution Imaging Spectroradiometer, or MODIS). Terminology and definitions evolve over time. At one time, >10 spectral bands sufficed to justify the term "imaging spectrometer" but presently the term is seldom defined by a total minimum number of spectral bands, rather by a contiguous (or redundant) statement of spectral bands.