據(jù)外媒報道，萊斯大學(xué)（Rice University）研究人員設(shè)計了一種緊湊式高光譜條紋投影儀（Hyperspectral Stripe Projector，簡稱HSP），當與單色傳感器陣列和復(fù)雜的編程相結(jié)合時，能夠生成傳統(tǒng)攝像頭無法捕獲的圖像，從而實現(xiàn)及時3D光譜成像。這是一種收集空間和光譜信息的新方法，而這些信息對于自動駕駛汽車、機器視覺應(yīng)用等而言都是必不可少的。

（圖片來源：https://www.photonics.com）

HSP可實時傳輸圖像的4D信息，即3D空間信息和1D光譜信息。目前，人們可以使用多種調(diào)制器和明亮的光源來獲取這些信息，而萊斯大學(xué)的研究人員則通過此種新型投影儀，使用具有正常亮度和光學(xué)元件的光源來接收4D信息。

HSP壓縮每個像素的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)重構(gòu)為具有光譜信息的3D地圖。這些信息可包含數(shù)百種顏色，展示物體的形狀和組成材料。RGB攝像頭通常只提供三個光譜通道，而高光譜攝像頭則提供多個光譜通道。

研究人員捕獲了700納米左右的紅色和400納米左右的藍色，每隔幾納米就捕獲一個波長的光線。結(jié)果顯示，通過這種方式可以獲得很高的光譜分辨率，以及對所拍攝場景更全面的認知。

由于HSP可通過簡單而高效的方式，對深度和高光譜測量數(shù)據(jù)進行編碼，因此使用HSP的系統(tǒng)可以使用單色攝像頭，而非價格更昂貴的高光譜攝像頭。HSP使用現(xiàn)成的數(shù)字微鏡器件（DMD），將規(guī)則狀的條紋投射到物體表面。然后，通過衍射光柵系統(tǒng)投影白光，將重疊的圖案分離成不同的顏色，每種顏色都反射到單色攝像頭上，攝像頭為該像素分配數(shù)值灰度。如果像素反射多個彩色條紋，就可以有多個層級。每一層都被重新組合成物體該部分的整體光譜值。

研究人員之一Libu Xu表示，“這一切都發(fā)生在緊湊系統(tǒng)中，將光路折回同一衍射光柵和透鏡，無需更復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計，以致系統(tǒng)丟失光線或降低性能。Xu還稱。“單一的DMD可以使我們保留想要的光線，濾除其他光線?！?/p>

盡管精細調(diào)諧的光譜可覆蓋可見光以外的范圍，但許多HSP支持的應(yīng)用依賴可見光。反射回傳感器的多路細波段光譜可以用于識別材料的化學(xué)成分。與此同時，圖案畸變被重建成3D點云，與普通圖片相比，包含更多關(guān)于物體的信息。

萊斯布朗工程學(xué)院電子與計算機工程副教授Kevin Kelly表示，“該項技術(shù)可以看到圖像表面的顏色和紋理細節(jié)，而且使用近紅外光線甚至可以看到畫布之下的部分?！盞elly設(shè)想將HSP用于汽車前燈，以區(qū)分物體和行人。下一步，研究人員將致力于縮小高光譜條紋投影儀的尺寸，以拍攝動態(tài)壓縮視頻。