可见-短波红外成像芯片技术研究

2023-07-10

可见光-短波红外高光谱

一、内容概述

高光谱遥感地质应用的动力一直袭迅来源于矿产地质填图及出于矿产勘查目的而对地表组成信息的获取。其原因通常与热液系统有关。不同类型的蚀变或矿化,往往具有与之相对应的主要光谱吸收特征组合,因而在可见光-短波红外光谱中能够发现诊断性吸收特征,并对相关矿物组合进行填图。

这方面的应用多数采用机载高光谱数据,而AVIRIS和HyMAP是最常用的机载传感器。Kruse(2003)使用Hyperion 航天高光谱数据与 AVIRIS 数据进行了对比,他认为,“星载高光谱传感器可以生成有用的矿物信息,但今后星载传感器必须提高信噪比(SNR),才能达到目前利用机载传感器(如AVIRIS)数据进行填图的相同水平”。有一些研究,包括对比使用高级陆地成像仪(ALI)、ASTER和Hyperion数据进行矿物填图,以及单独使用Hyperion数据进行热液蚀变矿物填图的试验结果,都支持上述观点。近来,Hyperion被用于更新约旦德纳(Dana)国家地质公园的地质图,通过包括微小校正在内的处理过程,生成地层划分产品。

二、应用范围及应用实例

研究最多的系统是热液系统,因为它包含有丰富的具有光谱学活性的矿物组,比如含羟基矿物(热液成因黏土、硫酸盐)、含铵基矿物、层状硅酸盐、铁氧化物和碳酸盐等。经典的研究程度很高的热液系统是美国宇航局喷气推进实验室在内华达州Cuprite矿区的试验场,在那里进行的一些关于光谱学的早期研究为陆地卫星(Landsat)、ASTER及随后的高光谱传感器的研发奠定了基础。关于高光谱遥感的文献,大部分研究的是(低、高硫化)浅成热液金矿系统,主要利用蚀变矿物方法来研究矿化系统的矿产开发前景。一种根据ASTER数据进行区域蚀变填图,随后在局部利用Hyperion数据进行靶区圈定的综合方法,已经在矿产勘查过程中使用。最近,为了开发利用地热资源,还对正在活动的热液系统开展了研究。

对其他类型矿床的研究较少,但大多数常见矿床都已经用高光谱数据做过分析,包括卡林型(利用ASTER进行野外高光谱测量)、太古宙脉状型、矽卡岩型、钙质矽卡岩型和火山成因块状硫化物(VMS)成因矿床等。这些研究侧重地表矿物填图,并将其作为找矿标志。其中一项比较有意思的运用是将光谱学用于VMS型矿床中硫化拍慧此物矿石的分级。尽管一些关于与迈尔马克(Tschermak)置换有关的吸收特征位置的早期研究表明,云母与绿泥石的化学成分可引起较小的波长偏移,这种偏移与Na-K或Al-Mg的成分变化有关,但填图时很少考虑这个问题。近来这项工作朝着岩石变质级别的评价方向前进了一步,但仍然未说明这些较小的波长偏移现象。有些文献将光谱学与矿物化学综合起来,以重建流体通道;有些研究者则根据碳酸盐吸收特征,对方解石 -白云石矿物组合或白云石化模碧誉式进行填图。此外,地球热液系统还被当作火星上的类似物,以增加对后者表面矿物的了解。有些研究者认为火星上有热液系统存在,但都形成于比地球相同地质背景的平均表面温度低许多的情况下。近来的研究在火星上发现了硫酸盐、含水硅酸盐和层状硅酸盐,都支持火星上存在热液作用的观点,但硫酸盐也可能由蒸发过程形成。

有些研究利用高光谱遥感,分别在北极圈、花岗岩地体、蛇绿岩套和橄榄岩(西班牙Ronda橄榄岩)进行岩性填图。

高光谱遥感也经常被用于矿山尾矿的研究。大多数研究侧重于尾矿中能够生成酸的矿物(如黄铁矿),并绘制了氧化产物(黄钾铁矾、水铁矿、针铁矿或赤铁矿)的空间分布图,以揭示环境污染的程度。这些研究主要侧重于地表矿物填图,大多数忽略了环境质量、健康方面的因素,以及地表淋滤过程与元素活动性的联系,还有地下水中的运移过程等。很少有研究将高光谱图件与健康因素结合在一起,唯一的一项研究是对粉尘中的石棉矿物进行填图,这些粉尘可能被风吹起来,并威胁到人类的健康。

高光谱遥感很少被应用到石油与天然气工业。仅有的研究也主要集中在石油与天然气泄漏,以及对油砂填图并估计其中总的沥青含量。

高光谱遥感一项有意义的进展是钻孔岩心成像和围岩成像。第一个公开报道的关于钻孔岩心高光谱成像的研究使用的是野外便携式红外光谱仪(PIMA),可追溯到1996 年。目前有几种钻孔岩心成像设备,可提供钻孔岩心的高光谱扫描数据。尽管这种技术对矿业公司而言,已经变得越来越好用,可确定矿石品位,并将真正的矿石同废矿区分开来,但关于这种技术的科学文献却很少。对这种技术的合理延伸就是陆地高光谱遥感,它可以对围岩或露头进行成像。这也是高光谱遥感的非常有前景的一项应用,因为:它填补了野外逐点测量结果与图像之间的空白;它可以测量用机载设备很不容易成像的垂直剖面。

此外,值得一提的是,高光谱测量技术使得行星地质学在地表成分观察与填图方面取得重要突破。近年来,几项依据CRISM与OMEGA数据的研究已经取得了关于火星的新认识。层状硅酸盐的存在表明,火星表面曾经历过热液作用和/或风化作用。根据可见光-近红外(VNIR)光谱学原理,已经在火星上明确识别出了几种硅酸盐矿物。含铁、镁、铝的蒙脱石(绿脱石、皂石和胶岭石)含量最丰富,其次是少量的高岭石、绿泥石(富铁鲕绿泥石和镁绿泥石)、伊利石或白云母。层状硅酸盐尽管有一部分在早赫斯珀里得斯纪(Hesperian)岩石中被发现,但多数出现在诺亚纪(Noachian)岩石中。已发现的层状硅酸盐沉积物主要以3种不同的形式存在:①成层的硅酸盐沉积;②块状的诺亚纪层硅酸盐沉积;③陨石坑内含层状硅酸盐的沉积扇。对这些沉积物的成因机制,尽管已经提出了像火山灰蚀变、玄武岩风化壳近地表风化、经搬运的分选黏土在水下沉积及热液沉积等多种观点,但至今仍不明确。此外,对硫酸盐、橄榄石或辉石也进行了填图。

三、资料来源

van der Meer F D,van der Werff H M A,van Ruitenbeek F J A et al.2012.Multi⁃and hyperspectral geologic remote sensing:A review.International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation,14(1):112~128

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无线鼠标有几种工作方式蓝影是什么意思

无线鼠标采用无线技术与计算机通信,从而省却了电线的束缚。其通常采用的无线通信方式包括蓝牙、Wi-Fi (IEEE 802.11)、Infrared (IrDA)、ZigBee (IEEE 802.15.4)等等多个无线技术标准,但对于当前主流无线鼠标而言,仅有27Mhz、2.4G和蓝牙无线鼠标共三类。
光学引擎鼠标利用的是发光二极管发射出的红色可见光源,利用光的漫反射原理,记录下单位时间内LED光源照射在物体表面的漫反射阴影的变化来判断鼠标移动轨迹。激光引擎鼠标则采用的是激光二极管发射的短波的非可见激光,利用短波光易被反射的原理,让鼠标能够记录下从物体表面反射回光学传感器的光点的清晰成像。严格来说,传统的光学引擎与激光引擎都该称作是光学引擎,不过两种不同桌面捕捉原理决定了光学鼠标必须借助鼠标垫,而激光鼠标则能够在更多的表面上自如使用。
2004年,首款激光引擎鼠标问世至今,已经有长达四年的时间。历经长达四年的发展,现在虽然已经是所谓激光引擎的极盛时期,可是微软全新推出的Blue Track蓝影技术闪亮问世,力图超越激光鼠标。
采用Blue Track蓝影技术的鼠标产品使用的是可见的蓝色光源,因此它看上去更像是使用传统的光学引擎。可它并非利用光学引擎的漫反射阴影成像原理,而是利用目前激光引擎的镜面反射点成像原理。通过下边这个简单的光路示意图我们可以看到,LED光源发射出的蓝色光线通过Collimating Lens(校准镜片)大量汇集,照射在物体表面上,通过物体表面反射到Imageing Lens(成像镜片),经过成像镜片对光线的二次汇集在CMOS Detector(光学传感器)上成像,而光学传感器则相当于是一台高速连拍照相机,能够在每秒钟拍摄数千张照片,并将它们传送至图像处理芯片,经过芯片对每张照片的对比,最终得出鼠标移动的轨迹。
蓝影技术通过蓝色光源加上透镜汇聚效果使最终进入成像镜头的光束量达到激光引擎的4倍,能够让光学传感器获得更大的光量。举一个简单的例子,拍照时,照片都需要足够的曝光,可以通过加大光圈(增加进光量)或者是延长曝光时间(降低快门/单位时间内拍摄速度)来实现。为了精确定位光学传感器是绝不可能降低拍摄速度的,所以增大进光量不仅可以让光学传感器拍出的每张照片都能够有足够的曝光,同时还可以提供足够的进光量使光学传感器在单位时间内尽可能多地拍摄出鼠标移动轨迹图片,达到更加精确的定位效果。

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