高光谱成像测量 - 产品信息 - 相关知识

2025-01-10 17:03:03高光谱成像测量: 高光谱成像测量是一种结合成像与光谱分析的技术，通过在连续光谱范围内获取目标物体的图像及光谱信息，实现对物体成分、结构及性质的定量与定性分析。该技术具有光谱分辨率高、图像信息丰富及非接触测量等优势，广泛应用于环境监测、农业估产、资源勘探及医学诊断等领域，为遥感技术、光谱分析及科研研究提供了强有力的工具。

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高光谱成像测量问答

2023-07-25 10:40:14半导体和钙钛矿材料的高光谱（显微）成像: 目前在光伏业界，正在进行一项重大努力，以提高光伏和发光应用中所用半导体的效率并降低相关成本。这就需要探索和开发新的制造和合成方法，以获得更均匀、缺陷更少的材料。无论是电致还是光致发光，都是实现这一目标的重要工具。通过发光可以深入了解薄膜内部发生的重组过程，而无需通过对完整器件的多层电荷提取来解决复杂问题。HERA高光谱照相机是绘制半导体光谱成像的理想设备，因为它能够快速、定量地绘制半导体发射光谱图，且具有高空间分辨率和高光谱分辨率的特性。硅太阳能电池的电致发光光谱成像光伏设备中的缺陷会导致光伏产生的载流子发生重组，阻碍其提取并降低电池效率。电致发光光谱成像可以揭示这些有害缺陷的位置和性质。"反向"驱动太阳能电池（即施加电流）会产生电致发光，因为载流子在电极上被注入并在有源层中重新结合。在理想的电池中，所有载流子都会发生带间重组，这在硅中会产生1100 nm附近的光（效率非常低）。然而，晶体结构中的缺陷会产生其他不利的重组途径。虽然这些过程通常被称为"非辐射"重组，但偶尔也会产生光子，其能量通常低于带间发射。捕获这些非常罕见的光子可以了解缺陷的能量和分布。在本实验中，我们使用了HERA SWIR (900-1700 nm)，它非常适合测量硅发光衰减。测量装置如图1所示：HERA安装在三脚架上，在太阳能电池上方，连接到一个10A的电源。640×512像素的传感器安装在样品上方75厘米处，空间分辨率约为250微米。图1. 实验装置最重要的是，HERA光学系统没有输入狭缝，因此光通量非常高，是测量极微弱光发射的理想选择。图2.A和2.B显示了两个波长的电致发光（EL）图像：1150 nm（带间发射）和1600 nm（缺陷发射），这是4次扫描的平均值（总采集时间：5分钟）。通过分析这些图像，我们可以看到，尽管缺陷区域的亮度远低于主发射区域，但它们仍被清晰地分辨出来。此外，具有强缺陷发射的区域的带间发射相对较弱。我们可以注意到有几个区域在两个波长下都是很暗的；这可能是由于样品在运输过程中损坏了电池造成的。图2.C中以对数标尺显示了小方块感兴趣区域（图2A和2B中所示）的光谱。图 2.A 和 B：两个选定波长（1150 nm 和 1600 nm）的电致发光（EL）图像。C：A和B中三个不同区域对应的电致发光光谱（图像中的彩色方框）。金属卤化物钙钛矿薄膜的光致发光显微研究通过旋涂等技术含量低、成本效益高的方法，可以制造出非常高效的太阳能电池和LED。这些方法面临的一个挑战是在微观长度的尺度上保持均匀的成分。光致发光显微镜是表征这种不均匀性的一个特别强大的工具。HERA高光谱相机可以连接到任何显微镜（正置或倒置）的c-mount相机端口，并直接开始采集高光谱数据，无需任何校准程序。图3. 与尼康LV100直立显微镜连接的HERA VIS-NIR。在本实验中，我们使用HERA VIS-NIR（400-1000 nm）耦合到尼康LV100直立显微镜（图3）来表征两种卤化物前驱体合金的带隙分布。将两种卤化物前驱体合金化的优点是能够调整材料的带隙；然而，这两种成分经常会发生逆混合，从而导致性能损失。本实验的目的是检测这种逆混合现象：事实上，混合比的局部变化会改变局部带隙，从而导致发射不同能量的光子。在这种配置中，激发光来自汞灯，通过带通滤光片在350 nm处进行滤光，并通过发射路径上的二向色镜将其从相机中滤除。HERA的高通量使其能够在大约1分钟的测量时间内收集完整的数据立方体（130万个光谱）。图4.样品的光谱综合强度图（A：全尺寸；B：放大）。图4.A和4.B分别显示了所有波长（400-1000 nm）总集成信号的全尺寸和放大图像，揭示了长度尺度在1 µm左右的明亮特征。当我们比较亮区和暗区的光谱时（图5.B中的黑色和红色曲线），我们发现暗区实际上也有发射，不仅强度较低，而且波长中心比亮区短。事实上，光谱具有双峰形状，很可能与逆混合前驱体的发射相对应。图5.A的发射图清楚地显示了带隙的这种变化。我们现在可以理解为什么低带隙区域看起来更亮了--载流子可能从高带隙区域弛豫到那里，并且在发生辐射重组之前无法返回。图5.A：显示平均发射波长的强度图。B：亮区和暗区的发射光谱（正常化）。东隆科技作为NIREOS国内总代理公司，在技术、服务、价格上都具有优势。如果您有任何产品相关的问题，欢迎随时来电垂询，我们将为您提供专业的技术支持与产品服务。

2023-01-10 13:08:36高光谱遥感数据处理系列（一）高光谱数据读取与可视化: 高光谱遥感数据处理系列（一）地表反射的太阳辐射包含着丰富的信息，从太阳外层大气的吸收到地球大气的吸收，经过与地物的相互作用反射回大气，最终被传感器捕获。高光谱遥感可以在每个像元获取高分辨率的光谱数据，这些光谱信息提供了一种理解事物的新的维度。下图展示了几种典型地物的光谱。可以看出不同地物展现出显著不同的光谱特征。除此之外，同种地物在不同状态下，也可能在特定波段展现出显著不同的光谱特征。通过比对光谱数据，可以实现对地物区分，状态区分，异常监测等难以通过传统遥感手段实现的应用。高光谱遥感被广泛应用于农林业、矿业、环境、保险、等领域。太阳辐射与典型地物反射率通常彩色影像有红绿蓝三个波段，多光谱影像有几到十几个波段，而高光谱影像有着几十到上百个波段。波段的增加除了提高了信息量，还使得数据量成比例增加。这种数据量对计算机的性能提出了较高的要求，更多的是要求对处理者新的思路和方法。在接下来的文章中，我们将详细介绍高光谱数据的处理流程与方法，希望能在此过程中给读者以新的思考。Hyperspectral light sheet microscopy | Nature CommunicationsENVI (The Environment for Visualizing Images) 是美国Exelis Visual Information Solutions 公司的旗舰产品。它是由遥感领域的科学家采用交互式数据语言IDL (Interactive Data Language) 开发的遥感图像处理软件。ENVI已经广泛应用于科研、环境保护、气象、石油矿产勘探、农业、林业、医学、国防&安全、地球科学、公用设施管理、遥感工程、水利、海洋、测绘勘察和城市与区域规划等领域。双击ENVI图标打开ENVI软件，可以看到ENVI软件的主界面由以下六个部分组成：①菜单栏、②工具栏、③图层管理窗格、④图像显示部分、⑤工具箱、⑥状态栏。ENVI软件的布局如图所示，首先点击依次点击①菜单栏->File->Open，在弹出的对话框中选取所需要的文件，一般的ENVI文件由两部分组成，文件本体和头文件（.hdr）。文件本体记录了文件的数据信息，而头文件中记录了关于这些数据信息的描述。使用记事本文件可以直接打开hdr文件，可以看到其中包括了：操作记录Samples：栅格列数Lines：栅格行数Bands：波段数Header offset：文件开头到实际数据起始位置的偏移量File type：文件类型Data type：数据存储类型，用数字表示bit位数Interleave：存储顺序Map Info：图像采用的投影系统参数，坐标系统及单位Coordinate System String：详细的坐标系统信息Wavelength：每个波段所对应的波长两个文件应该放在同一目录下面，ENVI在读取时会自动进行关联。任选其中一个文件都可以打开该文件，但是ENVI对两个文件的处理方式有所不同。如果选择.hdr文件，ENVI会直接载入显示文件的第一个波段，如下图所示。使用鼠标滚轮可以对图像进行缩放操作，使用②工具栏中的工具可以对图像进行拖动缩放等一系列操作。加载成功的图像会显示在③图层管理区，通过点击图像前面的勾选框来控制图像在④图像显示区的显示与否。使用如果打开文件本体，ENVI会弹出Data Manager窗口该窗口包含三个部分，分别是①波段信息、②文件信息、③RGB波段选取。①中展示了所有波段的名称，②中是经过处理后的头文件信息，③是进行RGB合成的波段选取，点击三种颜色的方框后，在①中单击选择波段，选择完成后点击Load Data。如果只想要显示一个波段的灰度影响可以在①中选中目标波段后直接点击Load Greyscale。RGB 合成象素值的彩色图，就是将三个波段的数据分别通过红、绿、蓝三个通道加载，然后进行渲染。将多波段影像数据添加到地图中之后，可使用多波段栅格数据集中的任意三个可用波段的组合来创建 RGB 合成图。与仅处理一个波段相比，通过将多个波段共同显示为RGB 合成图通常可从数据集收集到更多信息。来源：简书通常我们选取650nm、550nm和450nm分别赋给RGB通道进行合成以获得最佳的显示效果。显示效果如下图：在②工具栏中选择按钮，ENVI会在图上显示框标，并弹出光谱特征（Spectral Profile)窗口。光谱特征窗口中显示了框标中心白点所在像元的光谱曲线。如下图所示：点击光谱特征窗口中的，可以对光谱曲线进行一些操作，如平滑，计算NDVI，显示RGB波段所在位置等：小结本文介绍了高光谱影像的基本原理以及简单的读取及可视化操作。使用ENVI软件可以实现大部分简单的高光谱数据处理。在接下来的教程中，我们将从植被指数提取、高光谱滤波、非监督分类与监督分类等方面介绍ENVI软件的使用。除此以外，我们还将介绍基于Python的高光谱处理，从编程角度介绍高光谱相关知识，以及高光谱数据与大数据处理的结合。参考：【1】百度百科【2】 www.jianshu.com/p/d0765ee89b86

2023-02-03 15:37:09高光谱遥感数据处理系列（二）基于高光谱数据的植被指数计算: 高光谱遥感数据处理系列（二）反射率与植被指数来自地物反射/发射的光通过镜头被相机捕获，使得传感器被曝光。由于光电效应，传感器上的每个像素传感器上的电荷开始累计。经过相机芯片的转换，这些光信号以数字的形式存储下来，这些数字被称为DN值。辐射亮度（Radiance），简称辐亮度，指面辐射源在单位立体角、单位时间内，在某一垂直于辐射方向单位面积（法向面积）上辐射出的辐射能量，即辐射源在单位投影面积上、单位立体角内的辐射通量。辐亮度是最常用的度量光强弱的物理量之一。辐亮度可以进一步用于反射率的计算。DN值可以看作由辐亮度与相机属性主导的变量。去除DN值中由于相机属性引起的变化，将其转化为辐亮度的过程称为辐射定标。通常该过程由相机厂商进行处理，或者厂商会提供用于定标的关键参数。物体反射的辐射能量占总辐射能量的百分比，称为反射率。不同物体的反射率也不同，这主要取决于物体本身的性质(表面状况），以及入射电磁波的波长和入射角度，反射率的大小范围总是小于等于1，利用反射率可以判断物体的性质。在使用无人机进行实际观测时，通常使用地物辐亮度除以白板或反射布所在像元的辐亮度作为反射率。从空间量化植被覆盖、生物化学、结构和功能是研究和理解全球变化、生物多样性和农业的关键。实际上，遥感在很大程度上依赖于使用源自光谱反射率的植被指数 (Vegetation Indices, VI)。VI 是几个波段反射率的数学变换，旨在最大限度地提高对特定生物物理现象（例如，绿度、含水量或光合作用活动）的敏感性，同时最大限度地降低对土壤特性、太阳光照、大气条件和传感器观察等因素的敏感性。典型植物的反射光谱。植物光谱最显著的特这就是红光范围的强吸收与近红外区域的强反射，两个波段之间的快速上升波段称为红边。红光波段的强吸收是由于植被叶绿素的吸收，而近红外波段的强反射是由于植被的叶片结构导致的。通过两个波段进行差分或比值可以凸显出植被在这两个波段的反射特性的差别。同时，差分或比值运算可以去除两个波段中包含的背景信号及噪声。不同的波段或组合形式侧重展现了不同的植被特性。植被指数是对地表植被状况的简单、有效和经验的度量。目前已经出现了上百种不同的植被指数。ENVI中包含了其中7类 27种植被指数。主界面功能区在主界面⑤工具箱中搜索栏中可以方便地对所有工具进行检索，输入 Vegetaton Indices Parameters ，打开该工具如下所示：鼠标单击所需要的植被指数，然后点击 Choose 选择文件的存储位置。此外ENVI还提供了将数据存储到内存的选项 Memeory，但是这些数据在ENVI关闭后会被删除。所以选择存储到内存时，ENVI会弹出二次确认对话框，继续选中Memeory确认即可。ENVI的帮助文件中详细展示了各种植被指数的公式及参考文献。在菜单栏 Help 中打开-> 在左侧 Contents 选项卡中的Vegetation Analysis。关于植被指数的发展和使用场景还可以参考 Xue J, Su B. Significant remote sensing vegetation indices: A review of developments and applications[J]. Journal of sensors, 2017.在获取植被指数后，可以利用这些指数进行地表参数估算或者进一步进行实际应用，ENVI中提供了几种植被指数的实际应用工具，包括林木健康分析（Forest Health Vegetation Analysis）、农作物胁迫（Agricultural Stress Vegetation Analysis）、易燃性分布分析（Fire Fuel Vegetation analysis），以及植被抑制（Vegetation Suppression）。这些应用工具结合几类不同植被指数对植被进行评估，以林木健康分析为例，首先在主界面⑤中搜索栏中输入 Forest Health Vegetation Analysis ，双击打开林木健康分析工具：该工具通过三类不同的植被指数：绿度指数，叶色素指数，冠层水分或光能利用率指数。ENVI内置了模型进行阈值筛选，综合分析多种指数，将植被的健康状况分为9种。波段运算如果需要使用内置植被指数以外的指数进行运算，可以使用ENVI中的Band Math工具。这里分别对窄波段和宽波段植被指数的计算进行介绍。窄波段归一化植被指数：首先在主界面⑤中搜索栏中输入 Band Math，双击打开波段运算工具：在Band Math中输入所需要的表达式，这里需要注意的是，ENVI默认用b1，b2...来表示不同的变量，比如这里我们用到了两个波段680nm和800nm，分别用变量b1和b2来表示。在Enter an expression中输入(b2-b1)/(b2+b1)，点击ok，会弹出变量与实际使用波段的匹配对话框。首先在①中单击选择需要赋值的变量，接下来在②中选择所对应的波段（如果不同波段是分开存储的，选择Map Variable to Input File可以将整个文件赋给某个变量）。在有所变量选择完毕后，点击OK。结果如下图所示：宽波段NDVI：通常机载成像光谱仪的光谱分辨率可以达到亚纳米/纳米级。而常用的卫星数据如Landsat系列和MODIS产品的光谱分辨率较宽，针对这些卫星遥感产品开发的植被指数基本都是宽波段植被指数。为了使用机载成像光谱仪进行宽波段植被指数的计算需要先对波段进行聚合，这里我们以Landsat系列的宽波段为例进行手动宽波段NDVI计算（Vegetaton Indices Parameters中也提供了一些宽波段VI的计算，这里另外介绍手动波段聚合的操作方法）。Landsat 9 的传感器如下所示：Band 1 Visible (0.43 - 0.45 µm) 30-m.Band 2 Visible (0.450 - 0.51 µm) 30-m.Band 3 Visible (0.53 - 0.59 µm) 30-m.Band 4 Red (0.64 - 0.67 µm) 30-m.Band 5 Near-Infrared (0.85 - 0.88 µm) 30-m.在⑤工具箱中搜索栏中Sum Data Parameters,打开波段聚合工具。在①中选择输入文件，然后点击 Spectral Subset ，在弹出的波段选择窗格中，对要进行聚合的波段进行选取（按住Shift进行连续多选，按住Ctrl进行多选）。点击OK进行确认。Sum Data Parameters 提供了多种波段聚合函数，这里选择Mean函数进行聚合。依次对几个波段进行聚合后的，我们得到以下文件。接下来可以用Band Math进行宽波段NDVI的计算，计算方法同上。小结自遥感领域出现以来，植被指数扮演着重要的角色，并且一直在发展完善。本文介绍了反射率和植被指数的概念，植被指数的原理，使用ENVI进行植被指数计算，以及手动窄/宽波段植被指数的计算。了解其背后的植物生理学知识，是正确使用这些指数的必要条件。

2023-06-30 10:24:49FireFly LIBS元素分布成像快速测量系统在医学和动物: FireFly LIBS快速元素分布成像快速测量系统，单次测量即可检测元素周期表中几乎所有元素、能够进行元素分布成像快速测量、对样品几乎无损伤无消耗、无须样品预处理、实验近乎零成本、 1秒钟可测量多达100次，因此在动物和人体的软、硬组织元素分析领域，FireFly技术应用进展迅速，并广泛应用于病理、毒理、临床诊断、药理、营养、古生物和古环境研究。案例一：FireFly LIBS技术和LA-ICP-MS技术应用于肿瘤性质分析对比左一、二、三图：鳞状细胞癌的LA-ICP-MS元素分布分析、病理切片图、FireFly LIBS 30μm分辨率元素分布分析。右图：LA-ICP-MS和LIBS技术在灵敏度、扫描空间分辨率、扫描速度上的比较生物组织的生理和病理改变会影响其化学成分分布，LIBS技术能够测量相应的宏量及微量生物元素的浓度分布，进而从化学的角度进行癌症早期筛查或者作为辅助癌症诊断技术。本研究结果表明，癌变组织中Mg元素和Ca元素异常增高。组织不同位置的LIBS元素谱线：病变的组织Mg、Ca元素特征峰异常增高恶性黑色素瘤的FireFly LIBS元素分布成像表明Ca、Mg元素在病变位置含量异常增高案例二：FireFly LIBS信号读取方式应用于免疫化学检测当前癌细胞检测通常应用免疫组织化学(IHC)和免疫细胞化学（ICC）方法，需要使用纳米粒子标记之后在光学显微镜下检测。但是可用的标记种类少、多路复用能力差限制了该检测方法的效果。Tag-LIBS技术使用上转换纳米颗粒（UCNPs）进行标记，信号强度高、可多元素同时检测因而多路复用能力强，因此可代替IHC和ICC方法。(A)免疫细胞化学方法；(B) Tag-LIBS方法：检测Y II 437.49 nm 谱线具备HER2受体(BT-474)和不具备HER2受体（上）；(MDA-MB-231) 的UCNP-SA标记的细胞板的FireFly LIBS成像结果（下）。标记浓度为7-700 µg/ml案例三：FireFly LIBS技术应用于硬组织分析分析牙齿、骨骼等硬组织的元素信息，能够得到生物体的性别、健康、饮食、原籍和迁移等信息，在考古、人类学、法医、医疗等研究中必不可少。本研究应用FireFly LIBS技术对铅暴露不同时间的小鼠的颌骨和股骨进行快速元素分布成像分析，得到不同元素的平面微分辨率分布图像。 FireFly同时具备标准分辨率和微区分辨率，二者之间可自动切换，无须手动调试光路。Ca和Mg分布成像测量使用FireFly 100μm完成，Pb、Sr分布成像测量使用FireFly 30μm分辨率完成。左图为小鼠颌骨，右图为小鼠股骨。参考文献：1. KONEČNÁ, A.; POŘÍZKA, P.; MODLITBOVÁ, P.; PROCHAZKA, D.; VRLÍKOVÁ, L.; BUCHTOVÁ, M.;KAISER, J. Multi-elemental spatially resolved analysis of hard tissues by Laser-Induced BreakdownSpectroscopy. 2022.2. VYTISKOVÁ, K.; OBOŘILOVÁ, R.; NOVOTNÝ, K.; FARKA, Z.; SKLÁDAL, P.; KAISER, J.; POŘÍZKA, P.Detection of biomolecules labeled with photon-upconversion nanoparticles by laser-induced breakdownspectroscopy. ESAS-CSSC 2022 BOOK OF ABSTRACTS. Brno: Spektroskopická společnost Jana MarkaMarci, 2022. p. 154-154. ISBN: 978-80-88195-41-2.3. Kateřina Kiss, Anna Šindelářová, Lukáš Krbal, Václav Stejskal, Kristýna Mrázová, Jakub Vrábel, Milan Kaška, Pavlína Modlitbová, Pavel Pořízka, Jozef Kaiserd， J. Anal. At. Spectrom., 2021,36, 909-916

2025-02-17 14:30:16核磁共振成像成像特点是什么？: 核磁共振成像成像特点核磁共振成像（MRI）作为一种非侵入性医学成像技术，在现代医学中得到了广泛应用。与传统的X射线和CT扫描不同，核磁共振成像通过利用强磁场和射频脉冲，生成高分辨率的内部图像，能够清晰地呈现身体各个组织和器官的结构。本文将深入探讨核磁共振成像的成像特点，并阐明其在临床应用中的优势。高分辨率的软组织成像核磁共振成像显著的特点之一是其在软组织成像方面的优越性。传统的成像技术如X射线或CT扫描主要依赖于硬组织的密度差异，而MRI则能够提供软组织的细节图像。无论是脑组织、肌肉、关节还是器官，核磁共振都能提供清晰的图像，这使得医生在诊断时能够准确识别各种疾病，如脑部肿瘤、脊柱疾病、心血管疾病等。无辐射危害与X射线和CT扫描等影像技术不同，核磁共振成像不会使用任何形式的电离辐射，这使得其在许多临床情境下成为一种更加安全的选择。特别是在需要多次检查的情况下（如癌症随访或慢性病监控），MRI因其零辐射特性而具有明显的优势。MRI对孕妇和儿童等敏感人群更为友好，是其在儿科和产科中应用的关键因素之一。多平面成像能力核磁共振成像具有独特的多平面成像能力，即能够在不同的平面（如横截面、冠状面、矢状面等）上进行成像。这一特点使得MRI能够从多角度、多方位获取图像，极大提高了疾病诊断的精确度和可靠性。通过多平面重建，医生可以清晰地了解患者病变区域的空间关系，从而进行更有效的诊断和。组织对比度良好核磁共振成像提供了较为优异的组织对比度，这使得不同类型的组织在图像中的分辨更加明显。例如，肿瘤和正常组织的对比度非常高，帮助医生识别肿瘤的边界和形态特征。MRI技术还可以通过使用不同的序列（如T1、T2加权成像）来突出显示不同类型的组织结构，这对于临床中的诊断工作至关重要。动态成像和功能性成像随着技术的不断发展，MRI不仅能够提供静态的解剖学图像，还能够进行动态成像和功能性成像。例如，通过使用功能性MRI（fMRI）技术，医生可以观察到大脑在执行特定任务时的活动情况，这对于神经科学的研究和疾病的诊断具有重要意义。MRI还可以通过动态对比增强成像（DCE-MRI）评估肿瘤的血流情况，进一步提高肿瘤的评估精度。总结核磁共振成像凭借其高分辨率软组织成像、无辐射危害、多平面成像能力、优异的组织对比度以及动态成像和功能性成像等特点，已成为医学影像学领域中不可或缺的重要技术。随着技术的不断进步，MRI将继续在疾病诊断和中发挥着越来越重要的作用，尤其在软组织成像和复杂疾病的早期发现中具有不可替代的优势。这篇文章结构紧凑，内容详实，使用了相关的SEO关键词，适合于优化网站排名。如果您有任何特定要求或修改意见，可以告诉我，我会根据您的需要进一步调整。