Co to są czujniki hiperspektralne?
Czujniki hiperspektralne to urządzenia, które rejestrują obrazy przy użyciu szerokiej części spektrum elektromagnetycznego. Czujniki te rejestrują obraz w wielu segmentach lub pasmach spektralnych, z których każdy reprezentuje część widma. Te pasma widmowe są następnie łączone, aby utworzyć trójwymiarowy złożony obraz. Powstałe obrazy lub hiperspektralne kostki pozwalają na ostateczną, głęboką analizę materiałów lub minerałów, które składają się na skanowany obszar. Obrazowanie hiperspektralne jest cennym narzędziem diagnostycznym w dziedzinie fizyki, rolnictwa, nadzoru i mineralogii.
Ludzie mogą rozpoznać obrazy tylko w części światła widzialnego spektrum elektromagnetycznego. Kilka stworzeń w naturze, takich jak krewetki modliszki, może „widzieć” obiekty w znacznie szerszym zakresie, w tym światło ultrafioletowe i podczerwone. Czujniki hiperspektralne mają te same szerokie charakterystyki czułości widmowej i wykrywają długości fal światła odbitego niewidoczne dla ludzkiego oka. Sprzęt do obrazowania hiperspektralnego rejestruje te obrazy w określonych odcinkach fali lub pasmach spektralnych. Różne materiały i minerały odbijają odrębne długości fali światła w unikalny sposób, umożliwiając w ten sposób sprzętowi zbudowanie dokładnego obrazu przekroju dowolnego obiektu.
Widmowe „podpisy” większości materiałów są znanymi czynnikami, które umożliwiają łatwą identyfikację informacji przechwyconych przez czujnik. Może to znacznie przyspieszyć proces poszukiwań podczas poszukiwania rud i ropy. Czujniki hiperspektralne w tego rodzaju eksploracji są zwykle transportowane w lekkich samolotach, a zebrane dane asymilowane przy lądowaniu. Geograficzna analiza spektralna jest również przeprowadzana z kosmosu za pomocą czujników zlokalizowanych satelitarnie. W takich przypadkach zebrane dane są przesyłane z powrotem na ziemię za pomocą łącza radiowego.
Czujniki hiperspektralne są również powszechnie stosowane w rolnictwie. Tam służą do tworzenia obrazów, które mogą pomóc we wczesnym wykryciu ognisk chorób roślin. Służą również do ustalania poziomu składników odżywczych w uprawach stojących i poziomu wody w otaczającej glebie. Innym ważnym zastosowaniem obrazowania hiperspektralnego w rolnictwie jest wykrywanie białek zwierzęcych w paszach dla zwierząt. Informacje te są następnie wykorzystywane jako środek zaradczy wobec rozprzestrzeniających się chorób zwierząt, takich jak choroba szalonych krów.
Branże bezpieczeństwa i nadzoru są również regularnymi użytkownikami czujników hiperspektralnych. W tych zastosowaniach czujniki służą do rozróżnienia między farbami roślinnymi a kamuflażowymi oraz wykrywają obszary o dużym natężeniu ruchu. Mogą również wskazać miejsca podziemne i zidentyfikować lokalizację pól minowych. Badacze mogą również wykorzystywać czujniki hiperspektralne do lokalizowania niedawno zaburzonej ziemi, co może wskazywać lokalizację grobów lub zakopanych obiektów.