高光谱相机检测手机背板颜色均匀性

一、什么是高光谱？

成像光谱技术由分光计发展而来，它是一项新技术，又名高光谱成像技术，传统的光谱分析技术只能做局部平均光谱分析，而高光谱能够做到整幅图的各个点光谱分析。成像光谱有凝视成像型、推帚型、摆扫型。它能够在生成一副图像的同时获取这副图像每个像素点的光谱信息，实现“图谱合一”。高光谱获取的光谱信息能够包括图像中任何一个像素点的光谱，而普通的地物光谱仪只能获取测试地物的平均光谱，所以高光谱获取的数据能够跟准确、精细地去分析被测地物。它的出现标志着光学遥感进入了高光谱遥感阶段，利用从高光谱数据反演的地物反射光谱特征，能研究地球表面物体的分类、物质的成分、含量、存在状态、空间分布及动态变化。

2.1 典型地物光谱特征

高光谱相机的应用领域非常广泛。在环境监测中，它能够用于植被健康检测、水质监测和大气成分分析等；在农业中，它可以实现作物分类、病虫害检测和土壤肥力评估；在工业检测中，高光谱相机可用于材料分类和产品质量控制；在医疗健康领域，它在皮肤病诊断和组织分析方面展现了巨大的潜力；在国防和安全领域，它则能够进行目标识别和伪装检测。这些应用展现了高光谱相机在各个领域的广泛价值。

与传统成像设备相比，高光谱相机具有显著的优势。普通彩色相机只能捕捉红、绿、蓝三种颜色的信息，而高光谱相机则能够捕捉数百甚至上千种光谱信息，从而实现更高的光谱分辨率和更精确的物质识别能力。相比于光谱仪，高光谱相机不仅能够进行光谱分析，还能同时实现空间成像，具备独特的优势。

高光谱相机的市场前景广阔。随着技术的发展，便携式高光谱相机和小型化趋势正逐渐兴起，同时数据处理技术的进步也在不断推动高光谱成像技术的发展。

二、实验背景

2.1 应用背景

由于手机背板颜色的均匀性影响着产品本身的品质，而传统的人工检测方式虽然能识别大部分的异色产品，但是基于主观的测试条件会让产品的判断标准难以统一且工作量庞大，因此希望能通过高光谱相机检测出手机背板的异色区域和正常区域。

2.2 实验目的

对使用高光谱相机的方式来区别出手机背板的异色区域和正常区域的可行性进行验证。

便携式高光谱成像系统

地物光谱仪采集与分析

3.1 实验仪器列表

3.2 实验内容

原理示意图

将样品放置在均匀光源下，通过光谱相机可以获取来自样品反射光的光谱数据，光谱数据可以用于验证异色区域和正常区域的差异，前后一共进行两次测量实验。

测量手机背板样品共计 38 片 ，报告内容以 1-6 号数据展示。

图 1  样品图片

 图 2  测试环境

图3 测试环境

第一次实验

1号样品

2号样品

3号样品

4 号样品

5 号样品

6 号样品

通过相机拍摄的图片和样品本身的图片对比可以发现直接通过观察图像是很难去识别一些 异色不明显的样品的。在光谱对比上，在标签附近区域选择多个位置的光谱对比，发现除了 强度上有变化其余在光谱趋势上几乎一致。

第二次实验

1号样品

2 号样品

3 号样品

4 号样品 

5 号样品

6 号样品

第二次实验换了光源和相机， 整体的效果跟第一次实验一样 6 个样品的异色区域跟正常区域差异不明显。在光谱上，异色区域和正常区域的光谱在 400-1000nm 同样没有太大区别，光谱的趋势是 一致的只有光谱强度上的小差异，但是光谱强度上的差异很大程度上是受光源的均匀性和稳定性影响。

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审核编辑 黄宇