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スペクトルイメージングとは、電磁スペクトルの複数のバンドを使用するイメージングのことです。[ 1 ] 通常のカメラは可視スペクトルの赤、緑、青（RGB）の3つの波長帯の光を捉えますが、スペクトルイメージングはRGBを超えるさまざまな技術を包含します。スペクトルイメージングでは、赤外線、可視スペクトル、紫外線、X線、またはこれらの組み合わせを使用する場合があります。可視帯域と非可視帯域で同時に画像データを取得したり、可視範囲外から照明したり、特定のスペクトル範囲を捉えるために光学フィルターを使用したりする場合があります。また、画像内の各ピクセルに対して数百の波長帯を捉えることも可能です。
マルチスペクトルイメージングは、さまざまなフィルターと照明を使用して、通常 3 ～ 15 の少数のスペクトルバンドをキャプチャします。市販の RGB カメラセンサーの多くは、300 nm から 1200 nm までの波長の光を検出できます。 [ 2 ]シーンを NIR 光で照明し、同時に、可視光を遮断して NIR のみが画像にキャプチャされるように、カメラに赤外線透過フィルターを使用できます。ただし、産業、軍事、科学の作業では、その目的のために作られたセンサーを使用します。
ハイパースペクトルイメージングは、分光法とデジタル写真を組み合わせたスペクトルイメージングのサブカテゴリです。ハイパースペクトルイメージングでは、画像平面上のすべてのピクセルで、完全なスペクトルまたはスペクトル情報（スペクトル線のドップラーシフトやゼーマン分裂など）が収集されます。ハイパースペクトルカメラは、各ピクセルに対して数百の波長帯をキャプチャする特殊なハードウェアを使用し、これを完全なスペクトルとして解釈できます。つまり、カメラは高いスペクトル分解能を持っています。「スペクトルイメージング」というフレーズは、この技術を指す略語として使用されることがありますが、曖昧さが生じる可能性がある場所では、「ハイパースペクトルイメージング」という用語を使用する方が望ましいです。ハイパースペクトル画像は、多くの場合、データキューブの一種であるイメージキューブとして表現されます。 [ 3 ]
スペクトルイメージング[ 4 ]の応用分野には、美術品の保存、天文学、太陽物理学、惑星学、地球リモートセンシングなどがあります。また、デジタルおよび印刷物の複製、中小規模の文化施設の展示照明設計にも応用されています。[ 5 ]
スペクトルイメージングシステムとは、被写体の画像を1枚以上取得することで、元の画像の各ピクセルに対応するスペクトルを出力できるシステムのことである。
得られたデータを特徴づけるためのパラメータはいくつかあります。
スペクトルイメージングを実現する最も一般的な方法は、狭帯域フィルターを用いて、目的の各バンドごとに画像を撮影することです。しかし、高いスペクトル分解能が求められる場合、この方法では膨大な数の画像と多数のフィルターが必要となります。
マルチバンドパスフィルタに基づく、はるかに効率的な別の手法があり、限られた数の画像から多数の最終バンドを取得できます。撮影された画像は、各ピクセルのデータを高スペクトル分解能で再構築するのに十分な情報を持つ数学的基盤を構築します。これは、 Profilocolore [ 7 ] SRL のハイパーカラーマルチスペクトルイメージング[ 6 ] (HMI)で採用されているアプローチです。