高光譜成像是一種能夠獲取物體各個(gè)波段或頻段的光譜信息的成像技術(shù)。在垃圾分類中，高光譜成像可以應(yīng)用于以下方面：

1. 垃圾分類識(shí)別：高光譜成像可以通過獲取垃圾的光譜信息，從而識(shí)別不同類型的垃圾。不同類型的垃圾在光學(xué)特性上會(huì)有所差異，通過分析垃圾的光譜信息，可以辨別有害垃圾、可回收垃圾和廚余垃圾等不同分類的垃圾。

2. 垃圾質(zhì)量分析：高光譜成像可以分析垃圾的成分和質(zhì)量。垃圾的成分和質(zhì)量決定了它們的處理方式和回收利用價(jià)值，通過高光譜成像可以獲取垃圾的光譜信息，進(jìn)而分析垃圾的成分和質(zhì)量，以便進(jìn)行合理的垃圾處理和回收利用。

3. 垃圾檢測(cè)和篩選：高光譜成像可以檢測(cè)垃圾中的異物和雜質(zhì)。異物和雜質(zhì)的存在會(huì)對(duì)垃圾的處理和回收造成影響，通過高光譜成像可以快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)出垃圾中的異物和雜質(zhì)，并進(jìn)行篩選和去除。

4. 垃圾處理監(jiān)控：高光譜成像可以監(jiān)控垃圾的處理過程。通過獲取垃圾的光譜信息，可以監(jiān)測(cè)垃圾在處理過程中的變化和轉(zhuǎn)化情況，以便對(duì)垃圾處理進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整。

高光譜成像在垃圾分類中應(yīng)用的研究

研究應(yīng)用了400-1000nm的高光譜相機(jī)，可采用SINESPEC賽斯拜克科技有限公司產(chǎn)品SP130M進(jìn)行相關(guān)研究。光譜范圍在400-1000nm，波長(zhǎng)分辨率優(yōu)于2.5nm，可達(dá)1200個(gè)光譜通道。采集速度全譜段可達(dá)128FPS，波段選擇后最高3300Hz（支持多區(qū)域波段選擇）。

由于高光譜成像具有光譜分辨率高、圖譜合一、快速無損檢測(cè)等特點(diǎn)，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和遙感等領(lǐng)域。現(xiàn)有的可回收生活垃圾檢測(cè)與分類方法存在檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、分類效率低以及無法同時(shí)快速分揀大量多種垃圾等問題。考慮到不同類別的生活垃圾因其主要組成分子結(jié)構(gòu)的差異，對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有不同的吸收特性。高光譜圖像在記錄待分類垃圾的空間信息的同時(shí)，還可以獲取垃圾對(duì)不同波長(zhǎng)的光的反射率光譜信息。通過建立識(shí)別分類模型，對(duì)反射率光譜信息進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高光譜圖像中待分類垃圾的識(shí)別與分類。

我們將收集三種材料的可回收垃圾樣本，即紙質(zhì)、塑料和木質(zhì)，并且它們包括了30個(gè)不同種類的物品，例如塑料瓶、食品包裝袋、塑料玩具(飾品)碎片、一次性筷子、雪糕棒、木制家具碎片、木制包裝盒、廢舊課本、廣告紙以及辦公用紙等。在收集后，我們會(huì)對(duì)這些樣本進(jìn)行清洗和裁剪處理，以避免樣本表面的污漬影響其反射率。接下來，我們將利用高光譜成像系統(tǒng)拍攝這些樣本在近紅外范圍內(nèi)（780～1000nm）的高光譜圖像。具體來說，我們將使用30個(gè)樣本中的18個(gè)作為訓(xùn)練樣本集，另外12個(gè)作為測(cè)試樣本集。

我們收集了一些常見的可回收生活垃圾，例如廢舊課本、辦公用紙、塑料瓶、塑料袋、廢舊木制家具、一次性筷子等不同種類的紙質(zhì)、塑料和木質(zhì)垃圾樣本。通過建立識(shí)別分類模型，我們?cè)诮t外波段（780.41～1001.09nm）提取樣本的特征波段，并利用SAM光譜匹配算法和Fisher判別分析算法對(duì)測(cè)試樣本ROI區(qū)域內(nèi)的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行分類。結(jié)果顯示，所有樣本的分類準(zhǔn)確度均超過99%以上。

研究結(jié)果顯示，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，使用高光譜成像技術(shù)能夠?qū)σ恍┏Ｒ姷目苫厥绽M(jìn)行識(shí)別和分類，為未來改進(jìn)和創(chuàng)新垃圾分類技術(shù)提供了基礎(chǔ)和指導(dǎo)。

高光譜成像技術(shù)可以在垃圾分類方面發(fā)揮重要作用，提升分類的準(zhǔn)確性和效率，對(duì)垃圾的處理和回收利用起到推動(dòng)作用。