缉毒超人-红外高光谱成像仪应用于发现毒品种植区

机载红外高光谱成像仪是一种高效的缉毒手¤段,应用于发现毒品(大麻,罂粟等等所有毒品植物)领域时,具有高效,准确,省时,节省人力,综合成本低等□ 优点。

原理

每一种植物都含有独¤特的成分,不同的成分的光谱特征都△是不同,即使像乙醛(CH?CHO)和乙醇(CH3CH2OH)这样的化学结构♀很相似的无色液体(在可见光相机眼中,他们都是无色♂液体,无法区分),在高光谱成像●仪眼中都是完全不同的物质,一个羟■基的变化,多一个氧原子或者少任何一个原子,都会带来物质的光谱特性的巨大变化。

所以在高光谱眼中,只要化学结构中相差哪〓怕一个原子,一个分子,光谱特性都会有巨大差别。基于这『个原理,我们能很容易的找到想找的任何物质。

效率高

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天宫一号有效载荷高光谱成像仪在多领域得到应用

高光谱成像仪是天宫一▓号搭载的有效载荷之一。在轨运行期间,多个应用单位利用它的“火眼金睛”开展了地质调查、矿产和油气资源勘〒查、森林监测、水文生态监测、环境污染监测分析等,取得了丰硕的成果。

高光谱成像仪由中科院长春精密机械与物理研究所和上海技术物理研究所共同研制,是目前我国空间分辨率卐和光谱综合指标最高∮的空间光谱成像仪,在空间分辨率、波段范围、波段数目以及地物分类等方面达〗到了国际同类遥感器先进水平。

“在天宫一号目标飞行器上安排高光谱遥感对地观◥测,主要是利用高光谱成像仪‘图谱合一’的特点以◢及在地表覆盖识别能力、蕴含地物光谱信息等方面优势,有针对性开展研@ 究。”载人航天工程空间应用系统副总设计师张善从介绍☆说。

在林业方╳面,高光谱成』像仪在森林覆盖制图与变化监测方面有广阔的应用前景。由于空间遥感可以获得较大范围的数据,因此利用遥感数据可较好地估▽算森林的生物量和碳储量。

高光谱成像仪在森林防火中发※挥着重要作用。目前我国森林防火主要应用的是中低空间分辨∮率、高时间分辨率的卫星数据,对于较大面积火场非常敏感,但对燃烧初期的明火通常较难探测到。天宫一号高光谱成像仪可同时↓获取不同波谱范围的数据,更好地满足我国森林防火预警扑救的需求。

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高光谱成像技术在Ψ 文件鉴别领域的应用

图片:利用高光谱成像软╳件对货币进行油墨鉴别

 

西南法医证件检查协会(SWAFDE)是一个区域性组织。它定期为全美国法医证件审查员提供技术交☉流会议。

下一次西南法医证件检查协会会议将在2013年4月7号美国圣↓迭戈举行。SOC公司「计划参加,并展示先进的高光Ψ谱成像光谱仪。

  高光谱成像光谱仪,作为一种无损检测工具,能在非接触的条件下,提供文件的任意光谱▓影像,使得法医证件审查员能够依据样品的光谱构成和独有ξ 特征,更清晰准确的鉴别文件真伪。具体的,高光〖谱成像光谱仪在文件鉴别领域具有以下功▽能:
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监测农作◆物生长

在精细农业◇方面,我们和日本合作做的一个实验,也是高光谱技术㊣应用的一个非常经典的例子:用高光谱数据◣来监测作物生长状况。其实,高光谱遥感技术不仅能够监测作物的生︽长状况,还可以对任何一种作物的种植面积等情况进〖行调查,给政府决策提供依据∮。

除了调查作物的品种、类型、种植面ω积等以外,还可以做到作物的叶绿素▂、氮磷钾含量的调查,但后者还正在研究之中,不是非常成熟。

高光谱成像仪运用↙到军事上,能让目标无法隐藏

高光谱遥感的区分能力在军事上运用是很◣强大的,所以它很大的一个用处就是军事∏用途。比如,你看到一个绿⊙色的网,拍一般的图片,看起来都是一样的,但高※光谱一看,就它能发现隐蔽的哨所、坦克、伪装起∑来的军事设施㊣ 。

美国人强调定点攻击,它想在晚上攻击一些重要的工业↘基础设施,比如︾炼油厂之类的,这时高光谱遥感技术就能派上大用场。通常情况下√,居民楼的光〗线和工业区的灯光是不一样的,如果光谱议能够把光线的曲线探测到,就可以根据夜间光谱光线亮度的情况,知道这块区域是居民区,还是工业区。

还有伪装,高光谱遥感技术能让一切的伪装¤现出原形,这种功能是多光谱遥感也无法实●现的。

我们小时看的电影《地雷战》有一个情景:民兵把地雷埋下去以后,拿树枝扫一下地面,让埋藏地雷的地方看起来和周围一样。还有的干脆把鞋脱■了,轻轻的在↑藏地雷那地方压一个鞋印,以迷惑敌人。现在,这种伪装一点用也没有,高光谱遥感技术能把一个个地雷的位置找到。

它是怎么找到呢?因为土壤挖开之后再回填回去,土壤的结构变了,水分∞也变了,高光谱遥感就是根据这种细微的土质的变化,发现№地雷的藏身地。

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探矿

在地矿调查☆中,高光谱遥感技术也可以给地址工作者提供帮助。以前地质学家做地矿调查非常辛苦,背一→个书包,拿一个罗①盘,别人调侃说搞地质的▓人,远看是个要饭※的,近看是搞勘探的。他们出去到野外↑考察,一住可能就是好几天,然后花很大的气力把采集到》得矿物标本背⌒回来。因为要做矿物填图,要沿着这个地方走一圈,走一段一看地层变化了,就敲一块往包里『一装,然后把位※置记下来,回来后做化▅学成份分析,最后㊣ 把它标到图上去,位置是在哪发现的,才能把∑ 图填出来。

有了光谱议,他们的工ζ作减轻了很多,不用再花那么大█的力气背矿石标本,只要到了那个地方用光谱议一照,就能获得岩石的一条光谱曲线,回来后根据】光谱曲线一分析,就能知道那个地方有什么矿,是怎么分ξ布的。

红外光谱仪的发展历程

在过去的50多年里,近红外光谱仪经历了如下╳几个发展阶段:

★第【一台近红外光谱仪的分光系统(50年代后期)是滤光片分光系统,测量样品必须预先干燥,使其水㊣ 分含量小于15%,然后样品经磨碎,使其粒径小于「1毫米,并装样品池。此类仪器只能在单一或少数几个波※长下测定(非连续波长),灵活性差,而且⌒ 波长稳定性、重现性差,如样品的基体发生变化↓,往往会引起较大的测量误差╲!“滤光片”被称为第一代分光技术。

★70年代中期至80年代,光栅扫描分光系统开始应用,但存在以下不足:扫描速〓度慢、波长重现性差『,内部移动部件多。此类仪器最大的弱点是光栅或●反光镜的机械轴长时间连续使用容易磨损,影响波长的精度和重现性,不适合作为过①程分析仪器使用。“光栅”被称为第二代分光技术。

★80年代中后期至90年代中前期,应用“傅立叶变换”分光系统,但是由于干涉计中@动镜的存在,仪器的在线可靠性受到限制,特别是对仪器的使用和放置环◆境有严格要求,比如室温、湿度、杂散光、震动等。“傅立叶变换”被称为◎第三代分光技术。

★90年代中期,开始有了应用二极管阵列技术的近红外光谱仪,这种近ㄨ红外光谱仪采用固定光栅扫描方式,仪器的卐波长范围和分辨率有限,波长通常不超过 … 阅读全文