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?;谡飧鲈?,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。

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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?;褂械母纱喟研蚜?,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,不适合作为过程分析仪器使用?!肮庹ぁ北怀莆诙止饧际?。

★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?!案盗⒁侗浠弧北怀莆谌止饧际?。

★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,这种近红外光谱仪采用固定光栅扫描方式,仪器的波长范围和分辨率有限,波长通常不超过 … 阅读全文