Hyperspektrinen kuvantaminen on tekniikka, joka lisää värikkään kolmannen ulottuvuuden heijastuneeseen kuvaan, joka sisältää kohteen spektritiedot. Sitä voidaan käyttää sovelluksissa, kuten mineraaliesiintymien tai maatilojen topografisessa analyysissä, sotilasvalvonnassa, lääketieteellisten kudosten analysoinnissa ja arkeologisessa kartoituksessa. Hyperspektrinen kuvantaminen tarjoaa runsaasti valoa ja koostumustietoja kuvantamisantureista kentällä, laboratoriossa ja jopa avaruudessa.
Spektrikuvantaminen analysoi heijastusspektrejä tai valon aallonpituustietoja. Se saattaa käyttää tekniikkaa, kuten heijastavia peilejä, prismoja, linssejä ja valotunnistimia, aivan kuten digitaalikameran sisällä olevat komponentit ja latauskytkettyjen laitteiden sirut. Yhdessä etäkuvaustekniikan kanssa spektrikuvantamista käytetään kohdemateriaalin sirottaman sähkömagneettisen spektrin aallonpituuksien mittaamiseen. Laitteet, joita kutsutaan spektrometreiksi ja spektroradiometreiksi, havaitsevat vaihtelut kohteen kohteesta heijastuneen valon energian aallonpituudessa ja antavat tarkkailijoiden määrittää materiaalin tai maiseman koostumuksen.
Hyperspektrinen kuvantaminen käyttää nykyaikaista laskentatehoa yhdistääkseen monien kuvien tiedot ja lisätäkseen spektritiedon kolmannen ulottuvuuden suoraan kuvaan. Tämä tietojoukko on pinottu ”hyperspektriseen kuutioon”, kuten kuvakaappausten pino, jossa jokainen pikseli sisältää spektritietonsa. Monispektrinen kuvantaminen yhdistää kymmenien tai satojen sähkömagneettisten (EM) kaistojen tietoja, mutta hyperspektriset kuutiot voivat käsitellä tietoja tuhansilta kaistoilta.
Monispektrinen kuvantaminen käyttää yleensä useiden antureiden tietoja, kun taas hyperspektriset tiedot kerätään usein yhtenäisillä kaistoilla yhdestä anturista. Mitä enemmän tietoja, sitä selkeämpi kuva. Mitä selkeämpi kuva, sitä helpompi määrittää, mistä aineesta tai aineista kohde on tehty.
Jotkut hyperspektrisen kuvantamisen sovellukset sisältävät kemiallisen analyysin, fluoresenssimikroskopian, lämpökuvan, arkeologiset löydöt ja rikostekniset tutkimukset. Lääketieteellinen hyperspektrinen kuvantaminen poimii tila -alueen visuaaliset aallonpituudet ja syntetisoi viipaleet “topografiseksi karttaksi”, joka on valmis selkeään lääketieteelliseen analyysiin kudoksen ominaisuuksista eri diagnooseja tai tutkimustarkoituksia varten. Tämä kuvantamistekniikka voi kaapata enemmän EM -kaistaa kuin näkyvää valoa, mukaan lukien infrapuna- ja ultravioletti -aallonpituudet, joten se voi parantaa tietoja, jotka muutoin jäävät paljaalla silmällä näkemättä. Kaikki materiaalit sisältävät spektrin allekirjoituksia, jotka voivat tarjota elintärkeitä vihjeitä lukuisille sovelluksille monilla aloilla.
Esimerkiksi ymmärtämällä maaperän ja kasvien kasvun kemiallisen koostumuksen erot, oikeuslääketieteen tutkijat voivat tunnistaa muuten tuntemattomat hautapaikat. Tämä johtuu siitä, että hajoaminen erottaa kasvien kasvun heijastusspektrit ympäristöstään. Yksinkertaisesti sanottuna hajoamisen kautta lannoitettujen kasvien sisältämä ylimääräinen klorofylli erottaa ne paljon näkyvämmin hyperspektritiedoissa kuin paljaalla silmällä.
Kaukokartoitus ja digitaalinen kuvantaminen löytävät jatkuvasti uusia sovelluksia. Yhdysvaltojen kansallisen ilmailu- ja avaruushallinnon (NASA) kaltaiset organisaatiot ovat yhä useammin antaneet tutkijoiden ja siviilien saataville erikoiskirjastoja, joissa on tiedossa materiaalien spektritietoja. Tälle tekniikalle on kehitetty jatkuvasti uusia sovelluksia monilla toimialoilla. Maatalouden käyttötarkoituksiin voi kuulua kasvilajikkeiden, veden- ja ravinneolosuhteiden määrittäminen ja taudin varhainen havaitseminen. Kun tekniikka tulee yhä yleisön saataville, uusia sovelluksia odotetaan jatkuvasti kehitettävän, mikä on suuri etu verrattuna yhden pisteen spektroskopian suhteellisen rajalliseen analyyttiseen tehoon.
Lämpökuvatekniikkaa on käytetty pitkään sotilas- tai ilmavalvonnassa. Tästä syystä on kehitetty erityisiä tekniikoita tämän tekniikan estämiseksi, jotta ne peittävät maavoimien lämpömerkit ilmasta. Hyperspektrinen kuvantaminen voi voittaa nämä vastatoimenpiteet lukuisilla spektriaaltojen mittauksillaan ja tarjota tarkan analyysin, joka voi paljastaa kohteen spektriset “sormenjäljet”.
Koko spektri kerätään jokaiselle tietopikselille, joten tarkkailija ei edellytä materiaalin ennakkotietoa analyysin tekemiseksi. Tietokoneprosessointi voi sisältää kaikki saatavilla olevat tiedot näytteen täydelliseen analysointiin. Tämä edellyttää omistettuja laskentaresursseja, mukaan lukien kalliit arkaluontoiset laitteet ja suuri tallennuskapasiteetti. Hyperspektrinen kuutio edustaa moniulotteisia tietojoukkoja, joiden käsittely vaatii satoja megatavuja.