[Hyperspectral Imaging] Hyperspectral Imaging 기본 개념 정리
Material의 특성을 파악하는데 가장 유용한 방법으로는 빛이 이 물체와 어떤 상호작용을 하는지에 대해 파악하는 것이다.
즉, "How light interact with the Material" 을 안다면, 물체 특성에 대해 detail하게 파악할 수 있다는 것.
Light interaction with material
물체와 빛의 상호작용을 Spctroscopy 라고 한다.
빛이 target 안에서 어떻게 행하는지, 즉 spectrum으로 (spectral signature)로 물체를 인식한다.
Spectrum
light의 emit(absorb), transmit, reflect 정도를 알려준다.
주로 intensity, wavelength로 구성된 graph로 나타낸다.
Ex) Refelcted Light
light을 이용하여 공부하기 위해서는 Spectrometer 에 대해 알아야한다.
Spectrometer란 들어오는 빛을 분산시켜 spectrum으로 전달하는 역할을 하며 이 결과값을 Relectance spectrum이라 부른다.
Reflectance spectra를 측정하는것은 Hyperspectral Imaging 을 사용하는 가장 근본적인 방법인데 , Hyperspectral Imaging은 imaging spectrometer( = Hyperspectral camera) 를 사용하여 spectral infomation을 수집한다.
이렇게 수집된 spectra를 사용하여 target의 이미지를 생성하며, 각 이미지 pixel은 완전한 spectrum을 지닌다.
※ Able to get?
What? based on spectrum
Where? based on location
Hyperspectral Imaging 은 3D data, 즉 data cube를 제공한다.
What Hyperspectral Imaging provides?
Hyperspectral Camera은 Data cube를 수집하기 위해 사용된다. Digital camera와의 가장 큰 차이점은, digital camera의 경우 RGB 3가지 색을 인식하고 표현하는 반면, hyperspectral은 가시적으로 확인할 수 없는 파장의 빛까지 인식한다. 이는 더 많은 양의 정보를 지니는 것을 말하며, target의 더 detail한 특성까지 파악하는 것을 알 수 있다.
이렇게 파악한 spectral information은 분석 Analysis, Detection, Identification에 사용된다.
How to record data with Hyperspectral Camera?
Hyperspectral 카메라로 데이터를 수집하는데 고려해야하는 3가지는, hyperspectral camera, proper illumination, relectance reference이다.
Hyperspectral Camera의 경우, 여러 종류의 카메라 중 즉, 여러 wavelength range 중에서 가장 이상적인 wavelength range를 선택해야만 좋은 결과값을 얻을 수 있다.
그래프 중 flat한 부분은 정보가 없음을 의미하며, peak이 있거나 shape가 두드러지는 부분은 information을 많이 지니는 것을 의미하는데, 이렇게 정보가 많은 wavelength range가 있는 카메라 선택이 중요하다.
Proper Illumination(조명), hyperspectral camera가 reflect된 light에서 spectrum 정보를 얻기 때문에 proper illumination이 중요하다. 골고루 분산된 빛은 hyperspectral camera의 wavelength range에 맞는 spectral response 를 지녀야한다.
예를들어, 햇빛, Halogen, LED, Thermal sources 등이 있다.
Reflectance reference 는 환경의 영향에 따른 오류를 고치는데 유용하다. 예를들어 dark reference는 카메라 sensor의 영향들을 correction하는데 유용하다.