高光谱成像仪的成像原理及具体应用介绍

高光谱成像仪是一种精密的光学测量仪器，其可以获取样本的光谱信息和图像信息，对样本进行精细化的数据分析。本文对高光谱成像仪的成像原理及具体应用做了介绍，对高光谱成像仪仪器感兴趣的朋友可以了解一下！

高光谱成像仪的成像原理：

高光谱成像光谱仪的核心原理是光谱与图像合二为一，获得图像数据的同时，得到图像中每个像素的光谱信息，即高光谱数据多维立方体。传统的成像光谱仪的原理是：物体的图像通过窄狭缝映射到色散元件（例如光栅/棱镜/光栅棱镜的组合），将这条狭缝的图像色散为按照不同波长排列的条状图像，再映射到二维探测器阵列上（如CCD/CMOS）。该帧图像代表了窄狭缝对应的空间目标各点的高光谱数据，之后通过推扫的方式，扫描到下一个条带，直到扫描完整个物体区域，从而获得整个物体区域的二维图像信息和光谱信息。

高光谱成像仪的具体应用：

过去几十年中，在诸如化学分析，精准农业，法医取证分析，食品加工，材料分类，生物医学，矿物学，遥感，天文学和环境分析等测量领域，高光谱成像技术的价值已经得到了广泛的认可。但它们的使用受到体积大，重量重及成本高的限制，大多数传统的高光谱成像光谱仪被限制只能用于室内（实验室）使用，移动这些仪器到现场使用要花费高昂的成本。

现在，集可靠性高，操作方便，成本低廉，可手持测量等诸多优势的革命性的手持式高光谱成像光谱仪已经推出，为高光谱成像技术的应用扩展带来了更多可能，也为现场测量提供了极大的便利。一直以来，用于野外遥感的测量设备主要是高光谱地物光谱仪，但也仅仅只能够获得点光谱或平均光谱，代表性不强，而且测量工作繁重。现在，手持式高光谱成像光谱仪在获得光谱信息的同时，可以获得整个区域的高分辨率图像信息，既可以手持进行实地测量，也可以安装在车辆顶部或无人机上进行大面积精准测量。

在精准农业中，农作物的植株或种子在近红外（VNIR）范围的有许多光谱特征，通过简单的数学变换，如光谱的一阶导数，可以获得光谱特征。对数据进行一阶求导，可以获得非常明显的特征区别。通过对光谱特征的分析，可以指导农业的选种育种，监测植株的生长情况，或者在食品安全中快速准确的分析判断。例如，分析豆子是否发生霉变或者草莓果实是否发生腐烂。