高光谱相机光源如何选择？

高光谱相机是现代光学遥感领域的重要工具，其对于光谱分辨率的提高有着显著作用。而在高光谱相机使用过程中，光源的选择扮演着

至关重要的角色。本文将探讨如何选择合适的光源以适应不同的高光谱

相机应用需求。

一、稳定性

首先，对于高光谱相机而言，光源的稳定性是非常关键的。稳定的光源可以确保在不同时间和环境下获得一致的光照条件，从而减小数

据的变异性。一些传统光源如乌丝灯、卤素灯、氙气灯等虽然也能提供

类似太阳光的光源，对物体进行补光，但它们普遍存在稳定性不足的问题，如功耗大、光谱不稳定、热量大、体积大、亮度不均匀等。

LED光源作为一种新型的补光光源，近年来得到了广泛应用。多芯片合成光源是一种常见的LED光源，能够提供一个宽光谱光源。然而，

这种光源的光均匀度不够，芯片供应不足，设备体积大，有些光谱

还缺失。

二、光谱范围

其次，光源应该能够涵盖高光谱相机所需的光谱范围。不同应用需要不同的光谱范围，因此光源要能够提供足够的波长覆盖，以满足不

同成像需求。例如，有些应用可能需要覆盖可见光和近红外波段，

而有些应用则可能需要覆盖更宽的光谱范围，如400-1700nm或400-2500nm。

对于一些特定的应用，比如对可见度影响较大的大气污染物质检测，应选择能发出较长波长的LED灯，比如635nm和665nm的LED灯。

而对于一些需要较高光谱分辨率的应用，比如地物分类和识别，

应选择能发出较窄带宽的LED灯，比如615nm和630nm的LED灯。

三、光强度可调性

另外，在一些应用中，可能需要根据不同场景调整光源的光强度。因此，光源应具备可调性，以便根据需要进行精确的光照控制。例如，

有些应用可能需要实时调整光源的亮度以适应不同的观测条件或

目标反射率。

四、色温和光谱分布

光源的色温和光谱分布对于不同物体的成像效果有着重要影响。选择合适的色温和光谱分布可以优化成像质量，准确捕捉物体的光谱特征

。例如，对于一些需要高对比度的应用，可以选择色温较低的

光源以增强物体与背景之间的对比度。而对于一些需要高动态范围的应用，可以选择色温较高的光源以捕捉更多细节和颜色信息。

通过高光谱设备获取到的是一个数据立方，不仅有图像的信息，并且在光谱维度上进行展开，结果不仅可以获得图像上每个点的光谱数据

，还可以获得任一个谱段的影像信息。

高光谱成像技术是基于非常多窄波段的影像数据技术，它将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何空间及一维光谱信息，获取

高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。高光谱成像技术发展迅速，常见的包括光栅分光、声光可调谐滤波分光、棱镜分光、芯片镀膜等。

如何选择合适的光源？简述光源分类与应用

选择合适的光源，可突显良好的图像效果，可以简化算法，提高检测精度、提升检测系统的稳定性。

光源按形状和用途通常分为以下几类:

1、环形光源

环形光源提供不同照射角度、不同颜色组合，更能突出物体的三维信息；高密度LED伞状配置，高亮度；多种紧凑设计，节省安装空间；解决对角照射阴影问题；红外，紫外制作，标准24V供电（12V可选），光线均匀扩散。

应用领域:PCB印刷电路板定位与晶片检查，电子元件检测、塑胶容器检查，液晶校正、IC印刷检查，通用外光检查等。

2、背光源

用高密度排列的LED阵列实现高输出背光照明，从被测物背面进行照射，尤其适合作为显微镜的载物台。红外，紫外制作，可调配出不同颜色，满足不同被测物多色要求；均匀照射，扩散性好，标准24V供电（12V可选）。

应用领域:外形轮廓尺寸的检测，电子元件的外观检测，异物检测，液面检测等。

3、条形光源

条形光源是较大方形结构被测物的首选光源；颜色可根据需求搭配，自由组合；照射角度与安装随意可调，使用LED高密度配置和光学透镜制作；均匀性好，可做背光使用。

应用领域:基板裂纹与金属表面检测，电子元件识别检测，印刷品质量检测，通用外观检查等。

4、同轴光源

同轴光源可以消除物体表面不平整引起的阴影，从而减少干扰；通过使用半透镜，使LED的扩散照射在相机轴的同轴上，成像清晰，亮度均匀；LED高密度排列，大幅度提升亮度；红外，紫外制作；标准24V供电（12V可选）。

应用领域:系列光源最适宜用于反射度极高的物体，如金属、玻璃、胶片、晶片等表面的划伤检测，芯片和硅晶片的破损检测，Mark点定位，印制线路板的图形检测，包装条码识别等。

5、多射角无影光源

采用功率LED；红外、紫外制作，标准24V供电（12V可选），均匀照射；　随工作距离变化，形成不同角度，以满足不同类型的检测。

应用领域:PCB印刷电路板定位与晶片检查；电子元件检测、塑胶容器检查；液晶校正、IC印刷检查；通用外光检查等。

6.点光源

外观设计轻巧且重量轻，提高发光效率，实现高亮度。可配合同轴镜头使用。

应用领域:作为远心镜头等的光源；晶片及液晶玻璃检测；表面裂缝检测；LCD面板检测等。

现有的高光谱成像分为有光版本和无光版本：

有光版本一般会用太阳光作为基础光，太阳光是一个大的宽光谱光源，如下

太阳光谱是一个很宽的光谱，高光谱成像只需要一个摄像头和相应的配件，就能采集物体的光谱，区分物体种类，对物体进行分析。

无光版本，基本是夜晚、室内和封闭空间等环境，需要增加额外的光源进行补光照射，用来采集物体的反射光谱，对物体进行分析。

1、市场上现有的补光光源一般包含乌丝灯、卤素灯、氙气灯、氘灯等等传统光源，举例如下：

这些光源也能提供类似太阳光的光源，对物体进行补光，但是会有一些缺点。

例如：功耗大、光谱不稳定、热量大、体积大、亮度不均匀等缺点。

2、市场上现有另外一类LED光源，也能提供一些补光，例如多芯片合成光源：如下

这些LED芯片组合成宽光谱光源，能够提供一个宽光谱光源，但是会出现一些缺点。

例如：光均匀度不够，芯片供应不足，设备体积大，有些光谱缺失的缺点。

3、现有国红光电生产的LED产品，能单颗灯珠产生400-1100nm光谱，满足一部分的高光谱应用场景，如下：

在400-1100nm能完美满足光谱要求，但是也缺少一部分1100-1700nm，需要另外补一颗灯珠。

1700nm-2500nm光谱还是缺失的，不能生产出来。

高光谱产品是未来的一个长期技术方向，未来将会有很大的可能到民用消费品市场，市值会很大。

综上所述，高光谱相机光源的选择需要考虑稳定性、光谱范围、光强度可调性以及色温和光谱分布等多方面因素。针对不同的应用需求，要选择合适的光源以适应不同的观测条件和目标反射率。未来随着

高光谱技术的发展，相信会有更多新型的光源出现以满足不同应用需求。现有的高光谱成像就是在光谱维度上进行了细致的分割，不仅仅是传统所谓的黑、白或者R、G、B的区别，而是在光谱维度上也

有N个通道，例如：我们可以把400nm-1000nm分为300个通道。