Гіперспектральне зображення, як і інші методи спектрального зображення, збирає і обробляє інформацію про електромагнітний спектр. Задачею гіперспектрального зображення є отримати спектр для кожного пікселя зображення сцени, з метою знаходження об'єктів, визначення матеріалів, або здійснення процесів розпізнавання. Є два основні види спектральних зображень. Є спосіб отримання зображення за типом лінійного сканера, які зчитують зображення за деякий час, і такі, що дозволяють отримати моментальний знімок з використанням масивів, що генерують зображення в одну мить.

В той час як око людини сприймає кольори видимого світла в основному трьох смуг спектра (довгі хвилі — сприймаються як червоний, середні хвилі — сприймаються зеленими, а короткі хвилі — синіми), спектральне зображення поділяє спектр на багато більшу кількість смуг. Ця методика поділу зображення на смуги може використовувати спектри за межами видимого. В гіперспектральному зображенні, записані спектри мають чітку роздільну здатність відповідно до довжин хвиль і охоплюють широкий діапазон довжин хвиль. Гіперспектральне зображення вимірює неперервні спектральні смуги, на відміну від мультиспектрального зображення яке вимірює розділені спектральні смуги.

Гіперспектральні сенсори і системи обробки їх даних будують для застосувань в астрономії, сільському господарстві, біомедичній інженерії, геології, фізиці і спостереженні. Гіперспектральні сенсори дивляться на об'єкт у широкій смузі електромагнітного спектра. Конкретні об'єкти залишають унікальні 'відбитки' в електромагнітному спектрі, відомі як спектральні підписи. Ці 'відбитки' дозволяють ідентифікувати матеріали з яких складається сканований об'єкт. Наприклад, нафти дозволяють геологам знайти нові родовища нафти.

Застосування Гіперспектральне дистанційне зондування використовується в широкому спектрі застосувань. Спершу цей напрям розвивався для гірничодобувної промисловості та геології (здатність гіперспектрального зображення ідентифікувати різні мінерали, зробило його ідеальним засобом для гірничодобувної і нафтової промисловості, де його використовують для пошуку родовищ нафти і руди),Ellis, J., (Jan 2001) Searching for oil seeps and oil-impacted soil with hyperspectral imagery , Earth Observation Magazine.Smith, R.B. (July 14, 2006), Introduction to hyperspectral imaging with TMIPS , MicroImages Tutorial Web site. Згодом воно поширилося на багато інших областей діяльності, таких як екологія і спостереження, а також історичне дослідження рукописів. Ця технологія дедалі більше стає доступною для громадськості. Такі організації як NASA і USGS мають каталоги спектральних підписів для багатьох мінералів, і опублікували їх онлайн, щоб зробити доступними для дослідників.

Мінералогія

Для геологічних зразків, як-от керни, можна за допомогою гіперспектрального зображення досить швидко скласти мапу майже всіх мінералів, що мають комерційний інтерес. Поєднання спектральних зображень у діапазонах SWIR і LWIR є стандартом для виявлення мінералів у групах польового шпату, діоксиду кремнію, кальциту, гранату, і олівіну, оскільки ці мінерали мають найрозпізнаваніші й найхарактерніші в ділянках LWIR спектра.Holma, H., (May 2011), Thermische Hyperspektralbildgebung im langwelligen Infrarot , Photonik

Гіперспектральне дистанційне зондування мінералів є добре розвиненим методом. Багато з мінералів можна ідентифікувати за повітряними знімками, і їх зв'язок із наявністю цінних мінералів, як-от золото та алмази, вже добре вивчено. Нині значний прогрес досягається в розумінні зв'язків між витоками нафти й газу із трубопроводів і природних свердловин, та їхнім впливом на рослинність та спектральні підписи. До останніх робіт відносяться кандидатські (PhD) дисертації WerffWerff H. (2006), Knowledge based remote sensing of complex objects: recognition of spectral and spatial patterns resulting from natural hydrocarbon seepages , Utrecht University, ITC Dissertation 131, 138p. і Noomen.Noomen, M.F. (2007), Hyperspectral reflectance of vegetation affected by underground hydrocarbon gas seepage , Enschede, ITC 151p. .

Сільське господарство

Вартість технологій для отримання гіперспектрального зображення зазвичай висока, але використання гіперспектрального дистанційного зондування для контролю за розвитком та здоров'ям сільськогосподарських культур збільшується. В Австралії, проводять роботу із використанням спектрометрів для визначення сортів винограду та розробку систему раннього попередження спалахів різних хвороб.Lacar, F.M., et al., Use of hyperspectral imagery for mapping grape varieties in the Barossa Valley, South Australia, Geoscience and remote sensing symposium (IGARSS'01) — IEEE 2001 International, vol.6 2875-2877p. Крім того, гіперспектральні дані використовують для виявлення хімічного складу рослин,Ferwerda, J.G. (2005), Charting the quality of forage: measuring and mapping the variation of chemical components in foliage with hyperspectral remote sensing , Wageningen University, ITC Dissertation 126, 166p. що дає можливість виявляти поживні речовини і стан води в рослині в зрошуваних системах.Tilling, A.K., et al., (2006) Remote sensing to detect nitrogen and water stress in wheat , The Australian Society of Agronomy

Ще одним застосування є виявлення тваринних білків у комбінованих кормах аби уникнути енцефалопатії великої рогатої худоби.

Харчова промисловість

В харчовій промисловості, гіперспектральні зображення, в поєднанні із програмним забезпеченням, дозволяють цифровим сортувальним машинам (що також називаються оптичними сортувальниками) знаходити і усувати дефекти і сторонні матеріали що є невидимими звичайним камерам і лазерним сортувальним машинам. Більш точне виявлення і видалення сторонніх матеріалів дозволяє підвищити якість продуктів і збільшити врожайність.

Спостереження Гіперспектральне сканування впроваджується і в область гіперспектрального спостереження. Гіперспектральні зображення особливо корисні для військового спостереження, що пов'язано з контрзаходами, які застосовують військові аби уникнути повітряного спостереження. Повітряне спостереження використовувалося французькими військовими за допомогою пришвартованих аеростатів з метою відслідковування за переміщенням сил ворога ще під час французьких революційних воєн,«Fleurus (Municipality, Province of Hainaut, Belgium)». CRW Flags Inc.. Retrieved 2010-04-21 і з тих часів, військові навчилися маскуватися не лише від неозброєного ока, а також в тепловому спектрі, аби злитися з оточенням і уникнути сканування в інфрачервоному діапазоні. Основною ідеєю гіперспектрального спостереження є те, що таке гіперспектральне зображення несе в собі інформацію в межах широкої смуги світлового спектра, в якій будь-який об'єкт повинен мати унікальний спектральний підпис принаймні у якихось смугах із усіх що відскановані. Військові підрозділи морських котиків США (SEAL із NSWDG), які знищили Осама бен Ладена в травні 2011 року використовували цю технологію під час проведення рейду (операція «Спис Нептуна» — англ. Neptune's Spear) на , Пакистан.Schurmer, J.H., (Dec 2003), Air Force Research Laboratories Technology Horizons

Див. також Об'ємна голограма

Примітки

Посилання ASTER Spectral Library (compilation of over 2400 spectra of natural and man made materials) Sample Hyperspectral (AVIRIS) images from JPL