自动图像增强和统一光谱校准

使用高光谱相机进行测量时，准确的光谱校准至关重要。光谱特征的位置需要尽可能精确。必须在光谱采样中准确估计峰值的中心位置。然而，正如此处介绍的，即使相机之间的采样相同，但设备之间采样带的位置可能不同。为了简化设备之间的数据交换和模型的可转移性，同一类型相机之间的统一光谱校准（即光谱带的位置，以纳米为单位）是最重要的帮助。此功能是 Specim FX 相机的特色。

VNIR = 可见近红外 (400 – 1000 nm)
AIE = 自动图像增强

通常，每个以推扫方式工作的光谱相机都有不同的光谱校准。这是由于这些设备的组装方式造成的。光谱仪将穿过入口狭缝的光分散到 2D 探测器上（参见下图 1）。探测器有两个轴：空间轴（水平）和光谱轴（垂直）。该二维矩阵将来自摄谱仪的模拟信号数字化。

图 1：以推扫式方式工作的高光谱相机原理示意图。

光谱校准为每个检测器行分配一个波长（以 nm 为单位）。两行中心之间的光谱距离对应于光谱采样。当生产此类相机时，由于制造机械公差，摄谱仪关于检测器芯片位置的机械位置在设备之间有所不同。因此，同一类型的每台相机具有不同的光谱校准。此外，感兴趣的第一行的编号（如果使用 VNIR 摄谱仪，则该第一行对应于约 400 nm）在设备之间可能具有不同的位置。我们在这里谈论光谱偏移，它是光谱校准的一个重要参数。

每台 FX 相机均配有两个光谱校准包：

• 一个包含相机特定的光谱校准
•  一个包含统一光谱校准（命名中带有 FX）

这使用户可以自由选择使用哪个校准包。对于特定于相机的设备，每个设备都会有不同的校准，如上所述。然而，统一光谱校准包括运行Specim开发的AIE算法的相关参数，校正例如微笑和梯形失真（参见TN2022_7），并统一光谱校准。这意味着一旦启用 AIE，从所有 FX10、FX17 和 FX50 传输的数据将具有相同的光谱校准。对于 GX17，与 SpecimONE 一起使用时可以使用类似的功能。

图 2 说明了这种统一校准的好处。 HgAr 光谱灯在 546.07 nm、750.39 nm 和 912.30 nm 处产生峰值。这些峰值是在启用和不启用统一光谱校准的情况下使用 100 FX10 在 FOV 中心测量的。看来，通过统一光谱校准，可以在 546.24 nm（波段 114）、750.24 nm 和 751.61 nm 之间（波段 265 和 266）以及 911.92 nm（波段382）的相同位置（即波段）精确测量峰值。 ）。

如果没有统一校准，峰值的中心位置会在相机的采样精度范围内变化（对于没有合并的 FX10，约为 1.34 nm），并且可能存在 +-1 波段的差异。请注意，此处考虑了校准的光谱偏移。

图 2. 在启用和未启用统一光谱校准的情况下，由 100 个单独的 FX10 设备测得的三个光谱峰值。

当比较使用不同相机获取的数据时，这种统一的光谱校准非常有帮助。此外，由于设备之间的光谱特征相似，因此基于 FX 相机收集的数据的分类模型很容易转移。它不仅在构建 OEM 机器时具有成本效益，而且还通过减少 HSI 相机之间的历史变异性来促进协作研究。正如 TN2021_1 中所强调的，这种可变性的减少增强了 FX 相机之间的可转移性。

本技术说明由 Specim、Spectral Imaging Ltd. 编写，仅供一般指导。我们保留修改内容的所有权利。