什么是 VNIR 高光谱成像？以及适用于哪些做什么研究？

什么是 VNIR 高光谱成像？

VNIR（Visible and Near-Infrared，可见光-近红外）高光谱成像 是一种结合光学成像与光谱分析的技术，能够在可见光（400-700 nm）和近红外波段（700-1300 nm）光谱范围内，同时获取目标物体的空间图像和连续光谱信息。

VNIR 高光谱成像的应用场景

农业与林业

作物健康监测：通过叶绿素吸收峰（680 nm、750 nm）分析植被指数（NDVI、EVI），评估植物胁迫状态。

病虫害检测：病害叶片的光谱反射率在 700-900 nm 波段出现异常波动。

精准施肥：基于氮素含量光谱特征（650-750 nm）指导肥料施用。

环境监测

水质检测：藻类色素（叶绿素 a 在 665 nm 有吸收峰）和污染物（油污在 1200 nm 反射增强）的识别。

土壤分析：有机质含量（2100 nm 吸收峰）、含水量（1400/1900 nm 吸收谷）的反演。

城市热岛效应：结合地表温度（热红外）与植被覆盖率（VNIR）分析。

地质与矿产勘探

矿物识别：氧化铁（700 nm 吸收）、黏土矿物（2200 nm 吸收）的光谱特征匹配。

地质灾害评估：滑坡体含水量（1900 nm 吸收）和岩层风化程度分析。

医疗与生物检测

皮肤癌诊断：黑色素瘤在 650-800 nm 波段的反射率差异（临床研究中）。

血液成分分析：血红蛋白在 540 nm（氧合）和 580 nm（脱氧）的吸收特性。

植物组织检测：果蔬成熟度（糖酸比光谱特征）和农药残留分析。

工业与安防

材料分类：塑料、金属、陶瓷等材质的光谱反射率差异（如 PET 在 1200 nm 反射增强）。

伪装识别：军用迷彩服与背景的光谱差异（多波段对比）。

食品安全：肉类新鲜度（肌红蛋白吸收峰变化）、水果内部缺陷（近红外透射成像）。

典型 VNIR 光谱特征参考表

VNIR 高光谱成像通过光谱-空间双重信息，为跨学科研究提供了全新的观测手段。其在农业、环境、医疗等领域的应用已展现出巨大潜力，但大规模推广仍需解决成本、算力与便携性等瓶颈。随着 AI 与硬件技术的进步，该技术有望在未来十年内成为非接触式智能感知的核心工具之一。

审核编辑 黄宇