Hiperspektral görüntüleme, hedefin spektral verilerini içeren yansıyan görüntüye renkli bir üçüncü boyut ekleyen bir tekniktir. Mineral yataklarının veya çiftliklerin topografik analizi, askeri gözetim, tıbbi doku analizi ve arkeolojik haritalama gibi uygulamalarda kullanılabilir. Hiperspektral görüntüleme, tarladaki, laboratuardaki ve hatta alandaki görüntüleme sensörlerinden zengin bir ışık ve kompozisyon verisi sağlar.
Spektral görüntüleme yansıma spektrumları veya ışık dalga boyu verilerini analiz eder. Bir dijital kameranın içindeki bileşenlere ve şarj bağlantılı cihaz (CCD) yongalarına benzer şekilde aynaları, prizmaları, lensleri ve ışık sensörlerini yansıtmak gibi teknolojiyi kullanabilir. Uzaktan görüntüleme teknolojisi ile birlikte, spektral görüntüleme, bir hedef malzeme tarafından saçılan elektromanyetik spektrumun dalga boylarını ölçmek için kullanılır. Spektrometre ve spektroradiometre adı verilen cihazlar, bir hedefin yansıttığı ışığın enerji dalga boyundaki değişikliklere dikkat eder ve gözlemcilerin malzemenin veya peyzajın kompozisyonel yapısını belirlemelerine izin verir.
Hiperspektral görüntüleme, birçok görüntüdeki verileri birleştirmek ve spektral verinin üçüncü boyutunu doğrudan görüntüye eklemek için modern bilgi işlem gücünü kullanır. Bu veri seti, her pikselin spektral verilerini içeren anlık görüntü yığını gibi “hiperpektral bir küp” içine istiflenir. Multispektral görüntüleme, onlarca veya yüzlerce elektromanyetik (EM) bandın verilerini birleştirir ancak hiperspektral küpler binlerce banttan verileri işleyebilir.
Multispektral görüntüleme normalde çoklu sensörlerden gelen verileri kullanır, hiperspektral veriler ise genellikle tek bir sensörden bir dizi bitişik bant olarak toplanır. Ne kadar fazla veri olursa, resim o kadar net olur. Görüntü ne kadar net olursa, öznenin hangi maddeden veya maddelerden yapıldığını belirlemek o kadar kolay olur.
Bazı hiperspektral görüntüleme uygulamaları arasında kimyasal analiz, flüoresans mikroskobu, termal görüntüleme, arkeolojik keşif ve adli incelemeler bulunur. Tıbbi hiperspektral görüntüleme mekansal bir bölgenin görsel dalga boylarını alır ve dilimleri, çeşitli teşhis veya araştırma amaçlı doku özelliklerinin net tıbbi analizi için hazır bir “topografik harita” halinde sentezler. Bu görüntüleme teknolojisi, kızılötesi ve ultraviyole dalga boyları dahil olmak üzere görünür ışıktan daha fazla EM bandını yakalayabilir, böylece çıplak gözle görülmeyen bilgileri artırabilir. Tüm malzemeler, birçok alanda birçok uygulama için hayati ipuçları sağlayabilecek spektral imzalar içerir.
Örneğin, toprağın ve bitki büyümesinin kimyasal bileşimindeki farklılıkları anlayarak, adli araştırmacılar, aksi takdirde bilinmeyen mezarlıkları tespit edebilir. Bunun nedeni, ayrışmanın, bitki büyümesinin yansıma spektrumlarını çevrelerinden ayırmasıdır. Basitçe söylemek gerekirse, ayrışma yoluyla döllenen bitkilerde bulunan ekstra klorofil, onları hiperpektral verilerde çıplak gözle görmekten daha göze çarpmaktadır.
Uzaktan algılama ve dijital görüntüleme, sürekli olarak yeni uygulamalar bulur. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Havacılık ve Uzay İdaresi (NASA) gibi kuruluşlar tarafından araştırmacılar ve siviller için bilinen spektral materyal verilerini barındıran özel kütüphaneler giderek daha fazla kullanıma sunulmuştur. Bu teknik için yeni uygulamalar, birçok sektörde sürekli olarak geliştirilmiştir. Tarımsal kullanımlar bitki çeşitlerini, su ve besin koşullarını ve hastalığın erken tespitini belirlemeyi içerebilir. Teknoloji halkın kullanımına daha uygun hale geldikçe, tek noktalı spektroskopinin nispeten sınırlı analitik gücüne kıyasla büyük avantaj sağlamak için sürekli yeni uygulamalar geliştirilmeleri beklenmektedir.
Termal görüntüleme teknolojisi uzun zamandır askeri veya havadan yapılan gözetimde kullanılmaktadır. Bu sebeple, kara kuvvetlerinin havadan gelen ısı imzalarını gizlemek için bu teknolojiyi engellemek için tasarlanmış özel teknikler geliştirilmiştir. Hiperspektral görüntüleme, bu karşı önlemleri çok sayıda spektral bant ölçümü ile yenebilir ve hedefin spektral “parmak izlerini” ortaya çıkarabilecek hassas analizler sunar.
Tüm spektrum bilgi her piksel için toplanır, bu nedenle gözlemci bir analiz yapmak için önceden bir malzeme bilgisi gerektirmez. Bilgisayar işleme, bir numunenin eksiksiz bir analizi için mevcut tüm verileri içerebilir. Bu, maliyetli ekipman ve yüksek miktarda veri depolama dahil, özel bilgi işlem kaynakları gerektirir. Hiperspektral bir küp, her biri için yüzlerce megabayt gerektiren çok boyutlu veri kümelerini temsil eder.
