高光譜成像儀原理

  高光譜成像儀器包括三個(gè)部分：光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)前端處理盒、數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)、數(shù)據(jù)回放、預(yù)處理和高性能微機(jī)。該傳感器能在可見(jiàn)光和近紅外波段上獲得數(shù)百個(gè)頻段，其測(cè)量結(jié)果用圖像表示。由光譜曲線構(gòu)成的每一個(gè)像元都能更精確地得到目標(biāo)的反射譜。

       利用超光譜成像技術(shù)提取的超光譜圖像，使圖像中的每一個(gè)象素生成近連續(xù)的光譜曲線，不但可以得到被測(cè)物體的空間信息，而且比多光譜數(shù)據(jù)獲取更豐富的光譜數(shù)據(jù)信息。通過(guò)這些信息，可以產(chǎn)生復(fù)雜的模型，用來(lái)識(shí)別、分類和識(shí)別圖像中的材料。

       超光譜成像系統(tǒng)通過(guò)超光譜成像，可以獲取被測(cè)物體的空間、光譜和輻射信息。該信息既可以反映物理空間分布的圖像特征，也可以通過(guò)單元獲取其輻射強(qiáng)度和光譜特征。輻照、圖象和光譜是高光譜圖像的三大基本特征，而這三個(gè)特征的有機(jī)結(jié)合就是高光譜圖像。

高光譜成像原理

高光譜成像的原理不是單一的，比如有光柵分光原理、聲光可調(diào)諧濾波分光（AOTF）原理、AOTF系統(tǒng)組成、棱鏡分光、芯片鍍膜等。每個(gè)原理成像的方式也是不同的。

光柵分光原理

光柵分光原理是一種常用的高光譜成像原理。在這種原理下，光線經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，通過(guò)光柵分光儀進(jìn)行分光。光柵分光儀由一系列平行的直紋槽組成，可以將入射的多色光按照波長(zhǎng)進(jìn)行分離，并將不同波長(zhǎng)的光線投射到不同的位置上。通過(guò)控制光柵的角度和位置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波長(zhǎng)光線的分光與成像。

聲光可調(diào)諧濾波分光（AOTF）原理

AOTF系統(tǒng)由聲光可調(diào)諧濾波器和成像器件組成。聲光可調(diào)諧濾波器利用聲光效應(yīng)，通過(guò)聲波與光波的相互作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)光的頻率選擇性透過(guò)與反射。光線經(jīng)過(guò)聲光可調(diào)諧濾波器后，不同波長(zhǎng)的光被選擇性地通過(guò)或反射，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波長(zhǎng)的分光與成像。

棱鏡分光原理

利用棱鏡的色散特性，將入射的多色光通過(guò)折射和反射分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)多波長(zhǎng)光線的分光與成像。

芯片鍍膜

通過(guò)在圖像傳感器表面上添加特殊的鍍膜，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波長(zhǎng)光的選擇性響應(yīng)，從而達(dá)到高光譜成像的目的。

不同原理的高光譜成像方式具有各自的優(yōu)點(diǎn)和適用范圍。例如，光柵分光原理能夠同時(shí)獲取整個(gè)光譜信息，但成像速度較慢；AOTF原理可以實(shí)時(shí)選擇不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行成像，但需要配合特殊的聲光可調(diào)諧濾波器；棱鏡分光原理適用于較窄的波段范圍，成像速度較快。

總體而言，高光譜成像的原理和方式多種多樣，選擇適合的原理和方式取決于具體的應(yīng)用需求和成像要求。

高光譜成像儀的工作原理

高光譜成像儀將成像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合在一起，在探測(cè)物體空間特征的同時(shí)并對(duì)每個(gè)空間像元色散形成幾十個(gè)到上百個(gè)波段帶寬為10nm左右的連續(xù)光譜覆蓋。

地面物體的反射光通過(guò)物鏡成像在狹縫平面，狹縫作為光欄使穿軌方向地面物體條帶的像通過(guò)，擋掉其他部分光。地面目標(biāo)物的輻射能通過(guò)指向鏡，由物收鏡收集并通過(guò)狹縫增強(qiáng)準(zhǔn)直照射到色散元件上，經(jīng)色散元件在垂直條帶方向按光譜色散，用會(huì)聚鏡會(huì)聚成像在傳感器使用的二維CCD面陣列探測(cè)元件被分布在光譜儀的焦平面上。焦平面的水平方向平行于狹縫，稱空間維，每一行水平光敏元上是地物條帶一個(gè)光譜波段的像；焦平面的垂直方向是色散方向，稱光譜維，每一列光敏元上是地物條帶一個(gè)空間采樣視場(chǎng)(像元)光譜色散的像。這樣，面陣探測(cè)器每幀圖像數(shù)據(jù)就是一個(gè)穿軌方向地物條帶的光譜數(shù)據(jù)，加上航天器的運(yùn)動(dòng)，以一定速率連續(xù)記錄光譜圖像，就得到地面二維圖像及圖形中各像元的光譜數(shù)據(jù)，即圖像立方

體。

高光譜成像系統(tǒng)的工作原理

穿透式光柵分光技術(shù)與CCD影像獲取技術(shù)結(jié)合，使快速獲取影像光譜成為可能.

本系統(tǒng)采用了高動(dòng)態(tài)范圍高靈敏度的相機(jī)及寬波帶得光譜儀，抗震性能好，功能齊全，可以應(yīng)用在高空遙感，野外光譜成像目標(biāo)識(shí)別，室內(nèi)高光譜成像檢測(cè)及顯微光譜成像；

工作原理目標(biāo)物的輻射能通過(guò)鏡頭收集并通過(guò)狹縫增強(qiáng)準(zhǔn)直照射到分光元件上，經(jīng)分光元件在垂直方向按光譜色散，經(jīng)分光元件后成像在圖像傳感器上。水平方向平行于狹縫，稱空間維，每一行水平光敏元上是一個(gè)光譜波段的像；垂直方向是色散方向，稱光譜維，每一列光敏元上是一個(gè)空間采樣視場(chǎng)（像元）光譜色散的像。這樣，面陣探測(cè)器每幀圖像數(shù)據(jù)就是一個(gè)水平方向的光譜數(shù)據(jù)，位移平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)以一定速率連續(xù)記錄光譜圖像，就得到二維光譜圖像。

原理圖