Was sind Hyperspektralsensoren?
Hyperspektralsensoren sind Geräte, die Bilder mit einem großen Teil des elektromagnetischen Spektrums aufnehmen. Diese Sensoren erfassen ein Bild in mehreren Schnitten oder Spektralbändern, die jeweils einen Teil des Spektrums darstellen. Diese Spektralbänder werden dann kombiniert, um ein dreidimensionales zusammengesetztes Bild zu bilden. Die resultierenden Bilder oder hyperspektralen Würfel ermöglichen eine endgültige Analyse der tiefen Schichten der Materialien oder Mineralien, aus denen der gescannte Bereich besteht. Die hyperspektrale Bildgebung ist ein wertvolles diagnostisches Instrument in den Bereichen Physik, Landwirtschaft, Überwachung und Mineralogie.
Der Mensch kann nur Bilder im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums erkennen. Einige Wesen in der Natur, wie die Mantis-Garnele, können Objekte in einem viel größeren Bereich „sehen“, einschließlich ultraviolettes und infrarotes Licht. Hyperspektralsensoren haben die gleichen breiten spektralen Empfindlichkeitsmerkmale und erfassen für das menschliche Auge unsichtbare Wellenlängen des reflektierten Lichts. Hyperspektrale Bildgebungsgeräte zeichnen diese Bilder in wellenlängendefinierten Schichten oder Spektralbändern auf. Verschiedene Materialien und Mineralien reflektieren unterschiedliche Lichtwellenlängen auf einzigartige Weise, wodurch die Ausrüstung ein genaues Querschnittsbild jedes Objekts erstellen kann.
Die spektralen „Signaturen“ der meisten Materialien sind bekannte Faktoren, die eine einfache Identifizierung der vom Sensor erfassten Informationen ermöglichen. Dies kann den Explorationsprozess bei der Suche nach Erzen und Öl erheblich beschleunigen. Hyperspektralsensoren bei dieser Art von Erkundung werden typischerweise in Leichtflugzeugen transportiert und die gesammelten Daten werden bei der Landung assimiliert. Die geografische Spektralanalyse erfolgt ebenfalls vom Weltraum aus über satellitengestützte Sensoren. In diesen Fällen werden die gesammelten Daten per Funkverbindung zur Erde zurückgesendet.
Hyperspektralsensoren werden auch häufig in der Landwirtschaft eingesetzt. Dort werden sie zur Erstellung von Bildern verwendet, die bei der Früherkennung von Ausbrüchen von Pflanzenkrankheiten hilfreich sein können. Sie werden auch zur Bestimmung des Nährstoffgehalts in stehenden Kulturen und des Wassergehalts im umgebenden Boden verwendet. Eine weitere wichtige Anwendung der hyperspektralen Bildgebung in der Landwirtschaft ist der Nachweis von tierischen Proteinen in Viehfuttermitteln. Diese Informationen werden dann als Gegenmaßnahme gegen die verbreiteten Tierkrankheiten wie Rinderwahnsinn verwendet.
Die Sicherheits- und Überwachungsbranche verwendet regelmäßig Hyperspektralsensoren. In diesen Anwendungen werden die Sensoren verwendet, um zwischen echten Vegetations- und Tarnfarben zu unterscheiden und Bereiche mit starker Verkehrsbewegung zu erkennen. Sie können auch unterirdische Stellungen lokalisieren und den Standort von Minenfeldern bestimmen. Forscher können auch Hyperspektralsensoren verwenden, um kürzlich gestörte Erde zu orten, die den Ort von Gräbern oder vergrabenen Objekten anzeigen kann.