TI基于DLP的高光譜影像解決方案

高光譜影像中所用光線可能處于人眼可見波長范圍內，也可能處于電磁波譜的紅外線或紫外線區。高光譜影像要求將光線擴散為彩虹波長，以便可以測量成像場景中每個點的光強度變化(與波長相比)。測量結果形成“高光譜立方體”，其對測量場景中每個點所捕獲的光線頻譜進行編碼。

高光譜影像是一項利用不同材料或物質對各種波長光線存在不同吸收(或發射)的原理來識別和定義物理材料特性的強大技術。高光譜影像利用光譜分析，通常會檢查一個維度中的同質材料樣本，但會擴展至兩個維度。這樣就可以同時分析異構材料的整個“場景”。主體可以是小視野近景，也可以是大的遠程場景。高光譜影像對于從飛行器或軌道上遙感地球，測定農作物、森林、水路、礦藏等的特征大有幫助。

高光譜影像利用色散光學元件，在空間上將光譜擴散為分離波長。色散元件通常是一個衍射光柵，可用于優化不同光譜區(紫外線，可見光，近紅外光等)。

圖示的高光譜應用展示了 DLP 數字微鏡器件 (DMD) 上成像鏡頭(如普通相機中所用)聚焦的外部場景。DMD 通過每次打開一個鏡像來分析圖像，直至檢查完整個圖像。收集每個鏡像反射的光線(對應場景中的每一個“像素”)并照射在衍射光柵上，其可將光線擴散為精確分散的不同波長的光譜。CCD(或 CMOS)傳感器陣列(類似于相機中所用)檢測到分散的光線，但在這種情況下，其只是捕獲每個像素的頻譜，而不是一下子捕獲二維場景的廣譜圖像。場景中的各點和傳感器陣列中的各點之間無對應關系。傳感器陣列中的各點對應由衍射光柵分散的每個特定波長。

嵌入式處理器具有兩種功能。第一個功能是將命令發送至 DMD 控制器以在每個掃描(或分解)圖像瞬間開啟唯一精確鏡片，然后將圖像的每個像素發送至衍射光柵。嵌入式處理器的第二個功能是收集傳感器數據并在掃描完整個場景時將數據匯編入高光譜立方體。

嵌入式處理器還可對高光譜立方體做進一步的處理，以各種視圖和分片進行顯示，或者將場景的光譜特征與存儲的特征進行對比以進一步減少數據量–例如，確定場景所揭示的材料或環境。

有趣的是，能以場景中每個點的光線強度與波長對比圖的形式 查看高光譜立方體中的數據。與傳統光譜分析一樣，此曲線的獨特形狀構成了被檢查材料的光譜特征。通過將樣本的光譜特征與存儲的參考特征相對比，有可能查明樣本的物理和化學成份。

圖示為 DLP 芯片組，其中包括 DMD、DMD 控制器芯片以及 DMD 模擬控制芯片(取決于具體的 DLP 芯片組)。可提供具有不同 DMD 尺寸、分辨率和其他規格的各種 DLP芯片組。根據高光譜影像系統的規格來確定最佳 DLP 芯片組，如要測量的波長范圍、所需的圖像分辨率、高光譜立方體的采集速度等。

傳感器陣列的選擇同樣取決于要測量的波長范圍。有關傳感器的其他考慮事項包括所需的靈敏度、采集速度、噪聲、溫度范圍、接口要求、成本和其他因素。

系統控制和信號處理由嵌入式處理器(如 TI OMAP)來實現。由 TI 電源設備供電。圖中未顯示光學布局和組件的詳情。該圖旨在盡可能簡單地表達基于 DLP 的高光譜影像應用的完整功能。為實現完整功能，實際產品將需要額外的光學組件和光學設計。