擺掃型光譜成像儀通過(guò)光機(jī)左右擺動(dòng)和飛行平臺(tái)向前移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)二維空間成像。線列探測(cè)器用于獲取每個(gè)瞬時(shí)視場(chǎng)像元的光譜信息。本文簡(jiǎn)要分析了擺掃型光譜成像儀的原理和特點(diǎn)。

光譜成像儀的工作原理是利用光的傳輸與散射特性，對(duì)待測(cè)物體進(jìn)行掃描和圖像重建。

擺掃型光譜成像儀的工作原理是通過(guò)在特定角度范圍內(nèi)掃描樣品表面的光，然后通過(guò)光譜儀分析不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。光譜成像儀的采集裝置將光譜信息轉(zhuǎn)換為可視化的圖像，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品表面的高分辨率光譜成像及分析。這種原理使得光譜成像儀能夠提供豐富的材料表征信息，包括化學(xué)成分、形貌結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性等方面的數(shù)據(jù)。擺掃型光譜成像儀具有快速、無(wú)需樣品準(zhǔn)備和非接觸等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生命科學(xué)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

掃描型光譜成像儀采用一個(gè)在45°斜面上旋轉(zhuǎn)的掃描鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)成像。掃描鏡通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)的水平軸與遙感平臺(tái)的前進(jìn)方向平行。掃描鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)地面的左右平行掃描成像，也就是掃描方向與遙感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向垂直。光學(xué)分光系統(tǒng)主要由光柵和棱鏡組成，它們將色散光源聚集到探測(cè)器上。因此，光譜成像儀所獲取的圖像具有光譜分辨率和空間分辨率兩個(gè)特征。

1.旋轉(zhuǎn)掃描鏡是一種能夠在45度斜面上進(jìn)行掃描的設(shè)備。

2.電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)。

3.水平軸旋轉(zhuǎn)方向與遙感平臺(tái)前進(jìn)方向平行。

4.掃描鏡的掃描運(yùn)動(dòng)方向與遙感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向垂直對(duì)稱。

5.光學(xué)分光系統(tǒng)通過(guò)形成色散光源再匯集到探測(cè)器上。這樣一來(lái)，成像光譜儀所獲取的圖像具有兩個(gè)特性：光譜分辨率和空間分辨率。

擺臂掃描式光譜成像儀

對(duì)于擺掃型光譜成像儀，我們可以進(jìn)行如下特點(diǎn)分析：

擺掃型光譜成像儀具有以下優(yōu)點(diǎn)：總視場(chǎng)很大（FOV可達(dá)90°），像元配準(zhǔn)良好，在任何波段下都能保持相同像元；在每個(gè)光譜波段只需要一個(gè)探測(cè)元件進(jìn)行定標(biāo)，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性；由于進(jìn)入物鏡后再分光，所以一臺(tái)儀器的光譜范圍可以非常廣泛，從可見(jiàn)光一直到熱紅外波段。

1.視野范圍：具備廣闊的視野范圍，可以達(dá)到90度的視野角度。

2.像元配準(zhǔn)：確保不同波段的圖像在任何時(shí)刻都以相同的像元為焦點(diǎn)。

3.定標(biāo)：每個(gè)波段只需對(duì)一個(gè)探測(cè)器元件進(jìn)行定標(biāo)，從而提高了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

4.波段范圍：可以通過(guò)將光線分光后進(jìn)入物鏡，實(shí)現(xiàn)寬廣的波段范圍。

然而，采用光機(jī)掃描會(huì)導(dǎo)致每個(gè)像元的觀測(cè)時(shí)間較短，因此要進(jìn)一步提高光譜分辨率和信噪比相對(duì)困難。這也是擺式光譜成像儀需要解決的重要問(wèn)題。

因此，目前在波段全、實(shí)用性強(qiáng)的光譜成像儀方面，除了我國(guó)的OMIS系統(tǒng)之外，很多系統(tǒng)也屬于這個(gè)類別，如美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)開(kāi)發(fā)的AVIRIS系統(tǒng)和美國(guó)GER公司的GERIS系統(tǒng)。但是，這些系統(tǒng)存在一些不足之處。由于采用了光機(jī)掃描技術(shù)，導(dǎo)致每個(gè)像元的觀察時(shí)間相對(duì)較短，這對(duì)于提高光譜和空間分辨率以及信噪比比較困難。