Spektrikuvausta

Spektrikuvaus on kuvausmenetelmä, jossa jokaiselle kuvan pikselille tallennetaan valon aallonpituustieto. Tämä mahdollistaa sekä visuaalisen kuvan että sen spektrisen sisällön analysoinnin samanaikaisesti. Tuloksena syntyy kolmiulotteinen datakokoelma, jossa kaksi ulottuvuutta on tilallinen kuva ja kolmas ulottuvuus vastaa aallonpituuksia.

Spektrikuvausta voidaan toteuttaa useilla pääperiaatteilla. Dispersiivisessä järjestelmässä valon aallonpituus erotetaan prisman tai gratingsin avulla ja kerätty spektri muodostuu kuvapinnalle siten, että kuhunkin kuvapisteeseen liittyy oma spektri. Suodatinpohjaiset järjestelmät käyttävät sarjaa kapeita suodattimia (multispektri) tai dynaamisia suodattimia, joilla kuvataan useita eriaikaisia kuvia ja rekonstruoidaan spektri jälkikäteen. Snapshot-tekniikat puolestaan tallentavat koko spektrin yhdellä valokuvalla käyttämällä koodauksellisia keinoja, kuten kodattuja aukkoja tai muunlaisia viritysmenetelmiä, ja myöhempi rekonstruointi tuottaa koko spektridatan.

Tyypillisiä termiä ovat hyperspektrinen kuvaus (HSI) ja multispektrinen kuvaus (MSI). Hyperspektrisyydessä kerätään useita sadoista kapeista aallonpituuksista, kun taas multispektrisessa kuvauksessa kanavien määrä on yleensä pienempi ja kanavat kattavat suurempia punnettuvia alueita.

Sovellukset ovat laajoja: maantieteellinen kaukokartoitus, maaperän ja kasvien terveys, lääketieteellinen kuvantaminen ja histologia, teollinen laadunvalvonta sekä kulttuuriperinnön suojelu. Spektrikuvaus mahdollistaa materiaalien ja aineiden tunnistamisen sekä kartoituksen, jota perinteinen RGB-kuvaus ei voi tarjota.

Haasteita ovat suuria datamääriä koskeva tallennus ja käsittely, calibrointi- ja valaistusolosuhteiden vaikutukset sekä kaupallisten ja pienikokoisten järjestelmien rajoitetturesoluutio suhteessa spektrihez. Toimialoilla kehitetään jatkuvasti kevyempiä, nopeampia ja tarkempia ratkaisuja spektrin rekonstruktioimiseen.