高光谱成像Hyperspectral imaging提供了显示物质内在特征的高维空间-时间-光谱信息（注：高光谱图像Hyperspectral Image， HSI指的是光谱分辨率在0.01λ数量级范围内的光谱图像）
今日，北京理工大学边丽蘅Liheng Bian, Zhen Wang, Yuzhe Zhang，张军Jun Zhang等，在Nature上发文，报道了具有高空间和时间分辨率的片上计算高光谱成像框架。通过在图像传感器芯片上，集成不同的宽带调控材料，目标光谱信息，可被非均匀地且固有地耦合到具有高光通量的每个像素。利用智能重构算法，可从每一帧图像中恢复出多通道图像，实现实时高光谱成像。根据这一计算框架，利用光刻技术，制作了宽带可见–近红外 (400–1,700 nm) 高光谱图像传感器，平均光通量为74.8%，具有96个波长通道。演示了分辨率为1,024×1,0 24像素（124fps）。还展示了这种高光谱成像的广泛应用，包括用于智能农业的叶绿素和糖量化，用于人类健康的血氧和水质监测，用于工业自动化的纺织品分类和苹果擦伤检测，以及用于天文学的远程月球探测。高光谱图像集成传感器重量只有几十克，可在各种资源有限平台上，组装或配备现成的光学系统。这种技术，将高维成像的挑战从高成本制造和笨重系统，转变为可通过片上压缩和敏捷计算解决的系统。![]()
A broadband hyperspectral image sensor with high spatio-temporal resolution. 具有高时空分辨率的宽带超光谱图像传感器。
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图1: 片上计算高光谱图像传感器HyperspecI技术的工作原理。
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图2: 片上计算高光谱图像传感器HyperspecI的高光谱成像性能。
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图3: 高分辨率、高光通量和实时能力的高光谱成像性能演示。
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图4:片上计算高光谱图像传感器HyperspecI，在智能农业中的应用。
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图5:用于血氧和水质监测的片上计算高光谱图像传感器HyperspecI应用。
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图6:用于纺织品分类和苹果损伤检测的片上计算高光谱图像传感器HyperspecI应用。
Bian, L., Wang, Z., Zhang, Y. et al. A broadband hyperspectral image sensor with high spatio-temporal resolution. Nature 635, 73–81 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08109-1https://www.nature.com/articles/s41928-024-01265-2声明：仅代表译者观点，如有不科学之处，请在下方留言指正！
