张卓
无锡谱视界科技有限公司首席技术专家,毕业于南京大学,同时也是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的助理研究员,目前在国际知名期刊发表论文3篇,授权专利9项,授权软件著作权5项。
第24期高光谱课堂荣幸邀请到无锡谱视界科技有限公司首席技术专家—张卓做线上讲座报告,张老师本次从像元级马赛克镀膜光谱成像技术的研发原理、技术难点、技术优势和技术应用等多个方面进行展开阐述。针对“像元级马赛克镀膜光谱成像技术的研发及应用”和张老师进行了如下探讨。
与传统分光技术(如光栅、棱镜)相比,像元级马赛克镀膜如何解决窄带滤波通道间的串扰问题?
像元级马赛克镀膜各通道之间的光谱串扰确实是窄带镀膜分光方案面临的一个重要问题,我们主要从三个方面予以解决。首先,通过严格的膜层结构设计和镀膜工艺优化,在保证各通道带内具有高透过率的情况下尽可能提高带外截止度,提高各通道的光谱纯度,镀膜完成后还会经过严格的测试和筛选,从源头上防止光谱维度的串扰;第二,在光刻对准环节,严格控制光谱通道和传感器像元之间的对准精度,防止空间维度的串扰;第三,在数据采集和处理方面,首先对封装好的传感器进行严格定标,在此基础上利用我们自研的算法从数据端对各通道间的剩余串扰信号进行修正。借助以上这些措施,我们已经将通道间串扰控制在0.5%以下,完全能够满足各类应用需求。
直播中提到每秒可捕获90帧光谱影像,但在实际应用中(如动态监测场景),如何平衡高帧率与高光谱分辨率之间的矛盾?是否针对不同行业需求提供可调节的波段数量和分辨率配置?
像元级马赛克镀膜光谱成像技术是一种快照式的光谱成像技术,一次曝光即可同时获得各波长通道下的灰度图像,它们共同组成一个三维数据立方体。因此这一快照式光谱成像技术不存在高帧率与高光谱分辨率之间的矛盾,反而是一种特别适合动态监测场景的光谱成像技术,即便是对于变速运动目标也能保持光谱和空间维度信息的准确性。在不同的行业应用中,可以根据具体的拍摄目标和场景特点对光谱通道的数量、中心波长、带宽、空间分辨率等进行优化定制,以最大化发挥像元级马赛克镀膜光谱成像的技术优势。
轻量化传感器的硬币级尺寸虽具优势,但微型化是否会影响其在复杂环境(如高温、高湿、强震动)下的稳定性?是否有实际场景的长期耐久性测试数据?
传感器轻量化不仅易于集成,也有利于提高其对复杂环境的适应性。首先,基于像元级马赛克镀膜的光谱成像传感器结构非常紧凑,不存在长距离的分光光路,也就杜绝了因震动、高低温形变等引起光路变化导致光谱准确性下降的可能性。其次,光谱镀膜是一种成熟的分光技术,其材料、工艺均能保证在高温、高湿等环境下的性能稳定,实际上这一技术已经在我国“吉林一号”等光谱遥感卫星上长期应用,验证了其在复杂条件下的稳定性。最后,轻量化的传感器为在实际应用中进行环境控制创造了条件,它允许用户以较低的成本和系统复杂度对核心模块进行专门的温湿度和震动控制,从而保持长期的性能稳定和良好的数据质量。
成本降低90%的核心突破点是什么?是镀膜工艺的规模化生产,还是探测器结构的创新?低成本是否会导致某些性能指标(如信噪比、灵敏度)的妥协?
90%的成本降低,既来自镀膜工艺的规模化生产,也来自探测器结构的创新。一方面,像元级马赛克工艺大规模量产后单片探测器的光谱镀膜工艺成本甚至可降至百元以下,远低于传统分光元件;另一方面,由于不再需要长距离的分光光路,传感器体积重量的大幅下降和快照式成像特点又降低了系统集成时对云台和运动机构的要求,导致硬件成本进一步降低。但是,成本的降低并不会引起信噪比、灵敏度等性能的降低,首先是因为规模化生产必然采用成熟稳定的生产工艺和统一且严格的合格标准,可以保证传感器本身的性能不下降,其次,探测器结构的改变是为最大化发挥像元级马赛克镀膜分光技术相对传统技术的优势进行的优化选择,而非为了降低成本进行的妥协。
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▎关于
专注于高光谱成像技术的研发生产,是一家高新技术企业,获得多项技术专利,并荣获江苏省专精特新企业、海南省科学技术进步奖、科技进步奖、机械工业科学技术奖等多项荣誉。主要产品:机载高光谱、便携式高光谱、室内高光谱及显微/荧光高光谱等4大系列,已成功服务于农业遥感、工业分选、刑侦物证鉴定、食品检测等多个领域。
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