高光譜成像結(jié)果3D可視化

對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行高光譜成像，其成像結(jié)果為多張2D灰度圖，將其按照光譜波長(zhǎng)順序堆疊在一起便可視為一個(gè)由2D圖像構(gòu)成的3D立方體（下文簡(jiǎn)稱光立方），這些2D灰度圖無(wú)法合成為一張圖像，不便于分析和顯示。

圖3、RGB相機(jī)成像（左）高光譜成像（右）對(duì)比圖

為了能夠高效地對(duì)高光譜的成像結(jié)果進(jìn)行分析，可視化高光譜成像的結(jié)果顯得尤為重要。如下圖，在光立方的XY軸平面上，數(shù)據(jù)是由X*Y個(gè)像素點(diǎn)構(gòu)成的2D單通道灰度圖像，光立方的Z軸代表光波長(zhǎng)，光立方是由不同光波長(zhǎng)成像出的2D單通道灰度圖像構(gòu)成的。光立方的可視化，即是對(duì)光立方中的大量2D灰度圖像的可視化。

圖4

光立方的可視化最直觀的方式便是在3D空間中渲染出一個(gè)3D立方體，這個(gè)3D立方體中包含了光立方中的所有圖像，觀察分析員可在任意角度上觀察這個(gè)3D立方體，這有利于觀察分析員對(duì)光立方的整體進(jìn)行查看和分析。

圖5、高光譜成像的3D可視化示例

高光譜成像3D可視化具體的步驟和技術(shù)： 

 1. 數(shù)據(jù)處理：首先，需要對(duì)高光譜成像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、壓縮和重建。這可以通過(guò)一系列數(shù)據(jù)處理和圖像處理算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，如主成分分析、小波變換等。

 2. 三維重建：接下來(lái)，將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建。這可以使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理技術(shù)，比如多視角重建、點(diǎn)云重建等。

 3. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：將重建的三維數(shù)據(jù)用于3D可視化需要借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，如頭戴式顯示設(shè)備、手持式移動(dòng)設(shè)備等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以提供更逼真的3D效果和交互性。

4. 可視化工具：最后，需要選擇一種適合的可視化工具，在3D場(chǎng)景中展示數(shù)據(jù)。常見(jiàn)的可視化工具包括Unity、Unreal Engine等，還有一些特定領(lǐng)域的可視化工具，如ParaView、AMIRA等。 通過(guò)這些步驟，高光譜成像結(jié)果可以呈現(xiàn)出生動(dòng)、直觀的3D效果，幫助用戶更好地理解和分析數(shù)據(jù)。

以上就是今天我們分享的部分知識(shí)。目前，高光譜成像的技術(shù)越來(lái)越完善，高光譜成像的實(shí)際應(yīng)用也正在迅速發(fā)展。憑借靈敏度高且操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，高光譜成像正在成為越來(lái)越多醫(yī)學(xué)研究關(guān)注的重點(diǎn)，為疾病的發(fā)病機(jī)理、組織病變、疾病診斷與治療、藥物效果評(píng)價(jià)等研究方向提供了新的思路和方法。