热红外高光谱成像仪分光方式的类型及优缺点

热红外影像探测技术能有效地将热辐射能转变为人眼可识别的光谱影像，热红外高光谱成像技术具有日夜监测能力，可探测目标的二维几何空间及一维光谱信息，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。本文对热红外高光谱成像仪分光方式的类型及优缺点做了介绍。

热红外高光谱成像仪分光方式的类型：

光谱仪是系统组成的关键部分，与可见、短波谱段的光谱仪类似，热红外高光谱成像仪主要有三种分光方式：色散型、干涉型和滤光片型。

色散型分光是利用色散元件（光栅或棱镜等）将复色光色散分成序列谱线，然后再用探测器测量每一谱线元的辐射强度。与棱镜分光相比，光栅分光具有适用的光谱范围宽、角色散率大、色散线性、光谱分辨率高等特点，是比较适合热红外分光的手段之一。

干涉型高光谱成像仪利用像元辐射的干涉图与其光谱图之间的傅里叶变换关系，通过探测像元辐射的干涉图和利用计算机技术对干涉图进行傅里叶变换获得每个像元的光谱分布，与色散型相比，由于同时测量的是所有像元均有贡献的干涉强度，因此在满足空间分辨率的前提下，狭缝可以较宽，从而使狭缝面积和视场角较大。但其结构复杂，成本较高、定标过程繁琐，另外，是对平台姿态稳定度要求极高也限制了其进一步推广应用。

滤光片型则是直接在仪器的探测器上镶嵌对应波长的李滤光片实现精细分光，原理较为简单。

热红外高光谱成像仪不同分光方式优缺点：

1.棱镜分光方式：光学效率高，但光谱分辨率低，色散非线性大，难以实现比较大的通光口径，需要准直会聚镜。

2.平面反射光栅分光方式：光谱分辨率高，色散线性度较好，效率较高，工艺相对成熟，可设计性强。光学元件和探测器不易排布，结构设计困难。

3.凹面反射光栅分光方式：不需加准直和会聚镜，结构紧凑。但是视射场增加，会产生光谱弯曲现象。

4.凸面反射光栅分光方式：轴外像质较好，像场畸变小，视场大，高通光效率，平场度特性好。但是为离轴结构，装校困难。

5.渐变滤光片分光方式：工艺成熟，但光谱分辨率低，效率低，对平台的姿态要求很高。

6.声光可调谐晶体分光方式：面阵凝视成像，图像畸变小，通道可选择。效率低、光谱分辨率低，主要用于近红外波段。

7.傅里叶变换分光方式：高光通量，高输出，多通道，光谱分辨率高。内部扫描镜的运动需要较高的精度，机械加工和调装困难，对外界的震动敏感，对平台的姿态稳定性要求高。