多类型高光谱成像集成系统的研制及其应用研究

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1、暨南大学博士学位论文题名（中英对照）：多类型高光谱成像集成系统的研制及其应用研究Developmentandapplicationofamultitypehyperspectralimagingintegratedsystem作者姓名：何青指导教师姓名及学位、职称：陈振强研究员学科、专业名称：生物医学信息技术论文提交日期：2015年12月10日论文答辩日期：2015年12月９日答辩委员会主席：郭周义论文评阅人：盲审专家学位授予单位和日期：暨南大学1独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其

2、他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得暨南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解暨南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权暨南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月

3、日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编：摘要光谱成像技术通过对观测物体进行滤波而获取其在特定波段下的图像，该技术不仅具有光谱分辨能力，还具有图像分辨能力。利用光谱成像技术不仅可以对待检测物体进行定性和定量分析，而且还能对其进行定位分析，因此，光谱成像技术已被广泛应用于各个研究领域。不同类型的高光谱成像系统能够获得不同类型的光谱图像，如吸收光谱图像、反射光谱图像、荧光光谱图像等。对于单一的光谱成像系统，一方面其应用往往受限于样品，另一方面其检测能力往往也各有优势和局限。目前，没有任何一种光谱成像技术能适用于所有样品的检测，也没有任何一种光谱成像技术在其应用中享有绝

4、对的技术优势。为了便捷充分地利用各种光谱成像技术，本文研制了一套具有多类型光谱检测能力的高光谱成像集成系统，对进一步拓展光谱成像技术的应用提供有力的支持。本文在进行系统可行性分析论证后，通过对系统结构的设计、主要技术指标分析、核心部件的选择分析，设计和搭建了一套基于液晶滤波器件的具有多类型光谱（透射光谱、反射光谱和荧光光谱）检测能力的高光谱成像集成系统，并对系统进行了测试。系统的同步控制软件控制液晶滤波器件和CCD摄像头协同工作，光谱影像数据分析软件对获取的影像光谱数据进行处理分析。系统光谱影像数据分析软件提供了单点、自由曲线、多边形、矩形等多种形状的光谱影像感兴趣区域（Regi

5、onofinterest，ROI）采样工具；按照分类决策规则对待分像元进行分类的方法，使系统对检测样品具有强大的光谱匹配分类功能；光谱混合分解能力使分析目标与图像其它非兴趣的内容易于区分，极大地提高样品检验鉴定的效率。本文利用研制的系统，对高光谱成像技术应用于检测是否存在非法罂粟种植地的可行性，进行了实验研究。实验结果表明，罂粟叶子可利用高光谱成像技术的光谱匹配分类技术进行性质鉴定，从而与其周围环境中的树叶区别分辨出来,解决罂粟种植地定性问题；利用光谱分类统计技术，估算目标监测地罂粟种植比例，解决罂粟种植地罂粟种植面积定量问题；运用光谱分解技术，提取罂粟目标信号并将处理结果以伪彩

6、色显示方式输出，解决在复杂环境中进行罂粟目标定位问题。实验证实通过光谱成像的技术手段来检查是否存在罂粟种植区域，具备实验基础。本文研究的多类型高光谱成像集成系统除了具有高光谱成像技术的非接触、无损害、精度高、重复性好等众多优点之外，同时具有结构紧凑简洁、操作方便、可携性、光谱影像数据处理能力强等特点，对高光谱成像技术的普及应用，具有积极的意义。I关键词：高光谱成像；检测；反射光谱；透射光谱；荧光光谱；IIAbstractSpectralimagingtechnologyobtainstheimageoftheobservationobjectinaspecificbandbywa

7、vefiltering,whichhashighspectralandspatialresolvingpower.Spectralimagingtechnologynotonlycanbeusedtodetectobjectsinqualitativeandquantitativeway,butalsobeusedtolocatethetargets.Therefore,spectralimagingtechnologyhasbeenwidelyusedinvariousrese