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초분광 이미지 관련

초분광 이미지(Hyperspectral image) 기술은 NASA의 JPL에 근무하는 Goetz 등에 의해 1985년에 처음 개발 되었다.


  • 초분광 이미지의 종류

1) staring scan: liquid crystal tunable filter(LCTF) 혹은 acousto-optic tunable filter (AOTF)를 이용한 2차원 이미지 스캔

2) push-broom (line) scan

3) whisk-broom (point) scan


  • 초분광(hyperspectral) vs. 다분광(multispectral) 이미지

1) 다분광 이미지는 대략 수 ~ 수십개의 밴드를 포함한 이미지

2) 초분광 이미지는 다분광에 비해서 훨씬 많은 수의 밴드를 포함


참고: < Hyperspectral Imaging Analysis and Applications for Food Quality > by Basantia, Nollet and Kamruzzaman

Absorbance vs. Absorptance & emissivity


액체에서 absorbance는 Beer-Lamber 법칙에 따라 다음과 같이 정의된다.

A = - Log T = - Log10 (Iout / Iin) (Iin: 입사광(incident wave), Iout: 출사광(outgoing wave)

여기서 T는 transmittance이다.

하지만 고체에서는 빛이 투과/반사/흡수 등을 겪는다. 표면에서 입사광의 크기를 1이라고 하면 물질에 표면에서 입사광은

1 = transmittance + reflectance + absorptance

따라서 absorptance는 흡수된 광량을 입사광량으로 나누어서 얻는다.

추가적으로 emittance는 단위 면적당, 단위 시간당 방사되는 에너지를 의미한다.

이와 달리 Emissivity(ε )는 물질이 흡수한 에너지를 thermal radiation으로 방출하는 능력을 말한다. 이는 키르히호프의 법칙에 따라 absorptance와 같다. 키르히호프의 법칙은 열평형 상태에서 물체에 흡수된 빛과 방사된 빛의 양은 동일하다는 법칙이다.

흑체(blackbody)의 경우 열평형 상태에서 입사된 빛을 100% 흡수하고, 100% 방출하며, 실제 물질은 반사나 투과에 의해 emittance가 달라지게 되며, 흑체 복사와 실제 물질의 복사량(emittance)의 비로 구한다. 따라서 흑체의 emissivity는 1이며, gray body의 경우 전 파장에 걸쳐서 흑체의 스펙트럼에 비례해서 줄어드는 물질을 의미한다.

참고: RP Photonics Encyclopedia - absorptance, emissivity (rp-photonics.com) , Kirchhoff's Law and Emissivity (spie.org)