PFD VNIR高光譜成像系統(tǒng)
PFD系列高光譜相機光譜范圍涵蓋400-1000 nm（VNIR）范圍，具有高分辨率、高圖像速率、靈活的波段選擇和堅固的結(jié)構(gòu)，是一款非常的高光譜測量監(jiān)測產(chǎn)品。該系統(tǒng)集成了Imspector成像光譜儀和面陣單色相機，它以推掃式行掃描成像獲取數(shù)據(jù)，并為每個像素提供完整、連續(xù)的光譜信息。
PFD由一個400-1000nm波段范圍的Imspector V10E光譜儀和一個高速CMOS探測器組成。光譜儀中使用的透射衍射光柵和光學(xué)透鏡提供了高質(zhì)量、低失真的圖像，滿足了苛刻條件下的規(guī)格要求。
這種光譜相機提供了工業(yè)質(zhì)量控制應(yīng)用所需的靈活性和高速采集。多個興趣區(qū)域和binning的結(jié)合為用戶提供了厲害系統(tǒng)設(shè)置和控制的可能性?？梢?50fps的速率采集1312個空間通道的完整光譜數(shù)據(jù)，高可達(dá)100赫茲，空間分辨率高達(dá)1775像素。通過選擇部分光譜范圍，還可以達(dá)到1000 fps的采集速度。
主要特點
l 400 - 1000nm
l 光譜分辨率2.8 nm
l 空間分辨率1312像素
l 幀速率:65幀/秒(全幀)，binning條件下可達(dá)180幀/秒
l 傳感器:CMOS
l 優(yōu)良的信噪比與binning，大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域推薦使用
相機規(guī)格
光學(xué)特性 | |||
光譜相機 | PFD-65-V10E | ||
光譜范圍 | 400-1000nm | ||
光譜分辨率FWHM | 3.0nm（30μm狹縫） | ||
光譜采樣 | 0.78-6.27nm/pixel（根據(jù)binning調(diào)整） | ||
空間分辨率 | RMS光斑大小＜9μm | ||
F值 | F/2.4 | ||
狹縫寬度 | 30μm（50或80μm可選） | ||
有效狹縫長度 | 10.5mm | 14.2mm | |
總效率 | ＞50%與極化無關(guān) | ||
雜散光 | ＜0.5%（鹵素?zé)簦?90nm LPF） | ||
電氣特性 | |||
探測器 | CMOS | ||
空間像素 | 1312 | 1775 | |
光譜波段數(shù) | 768 | ||
像素大小 | 8.0×8.0μm | ||
相機輸出 | 數(shù)字12bit | ||
接口 | 基本CameraLink | ||
相機控制 | CameraLink | ||
幀頻 | 高達(dá)150fps | 高達(dá)100fps | |
附加特性 | 光譜binning高達(dá)8x 空間或光譜方向多重ROI | ||
曝光時間范圍 | 0.1-100ms | ||
功耗 | ＜5W | ||
輸入電壓 | 12V（OEM），24V（套裝式） | ||
環(huán)境特性 | |||
存儲溫度 | -20…﹢50℃ | ||
操作溫度 | ﹢5…﹢40℃，無凝水 | ||
機械特性 | |||
OEM | CASED | ||
大小 | 231×80.5×78mm | 330×85×90mm | |
重量 | 1.8kg | 2.7kg | |
機身 | 帶安裝螺孔的陽極氧化鋁材質(zhì) | ||
鏡頭支座 | 標(biāo)準(zhǔn)C-mount | ||
用戶調(diào)節(jié) | 不支持 | ||
快門 | 選配 | 支持，USB控制 | |
附件配置：PFD系統(tǒng)提供多種附件供用戶擴大應(yīng)用領(lǐng)域
l 前置物鏡：為整個光譜范圍提供高質(zhì)量的圖像和光譜數(shù)據(jù)
l 采集光纖：將相機轉(zhuǎn)換成多點光譜儀，所有的點均在沒有移動復(fù)用器的情況下同時測量
l 鏡像掃描器或旋轉(zhuǎn)平臺：用于掃描靜態(tài)目標(biāo)和戶外場景，或結(jié)合X-stagesample mover用于桌面和顯微鏡應(yīng)用。
l LUMO軟件：PFD支持LUMO軟件，用于采集數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)、影像實時可視化、ENVI兼容格式數(shù)據(jù)立方，支持多款通用軟件進一步處理分析。
應(yīng)用領(lǐng)域
l 質(zhì)量控制
l 食物及植被研究
l 在線分類和質(zhì)量監(jiān)控
l 植物與植被研究
l 環(huán)境監(jiān)測
l 防偽檢測
應(yīng)用案例
使用遙感專題分類方法是珊瑚礁調(diào)查研究的理想方法，高光譜成像對研究珊瑚礁的生長模式、顏色和珊瑚屬、生態(tài)位等很有意義。以下案例使用PFD-VNIR對位于以色列埃拉特港北端亞喀巴灣8公里處的珊瑚礁海洋公園。研究地點被劃分為相對較小的邊緣礁(礁約25米寬，2公里長)。位置的選擇是基于過水干結(jié)構(gòu)和相對平坦的珊瑚礁表面。
如上圖：(A)用于初步參考和經(jīng)驗鑒定的真彩色圖像，(B)原始高光譜圖像，(C)圖像中識別的AOIs分為兩大類:樣本用于分類模型構(gòu)建(小AOIs，小圓點)，大AOIs用于驗證。(D-F)是用來驗證三種分類決議(分別為15類、10類和6類)的參考圖。
右上圖顯示了不同珊瑚種類的光譜曲線，右下圖為三個類解析輸出的可視化表示。左邊分別顯示了15、10和6個類的參考引用圖；正常分類結(jié)果顯示在中間；GLS（氣-液-固體色譜法）結(jié)果如右圖所示。黃色刻度箭頭表示1m的正方形區(qū)域。紅色框中突出顯示的是三個示例誤差。
頂部的紅框顯示了黃色硬珊瑚和軟珊瑚的組合。中間的紅框顯示錯誤分類，如混淆軟珊瑚和死珊瑚；底部紅框顯示典型的“珊瑚內(nèi)”錯誤分類;黃色珊瑚被錯誤地歸類為棕色珊瑚。無論哪一種方法，都無法避免一些微小誤差。比如暴露過度的巖塊可能被繪制在一塊礁巖上。
可以看到，通過對珊瑚光譜特性研究分析，再輔以彩色圖像對比，其分類結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)參考結(jié)果及GLS方法極為接近，而且相比GLS方法，高光譜更為便捷。
