高光谱成像仪的构成是怎样的？高光谱成像仪如何获取图谱？

高光谱成像仪作为精密的光学仪器，它融合了传统的成像和光谱技术的优点，可以同时获取被检测物体的空间信息和光谱信息，具有图谱合一的特点，被广泛应用于工业分选、精准农业、色差检测、食品检测、医学制药、文物保护、刑侦检测、环境监测等领域。本文对高光谱仪的组成及获取高普图像的方式做了介绍。

高光谱成像仪的构成：

下图为一个典型的高光谱成像系统结构示意图，系统主要由面阵相机、分光设备、光源、传输机构、及计算机软硬件等五部分构成。

光源是高光谱成像系统的一个重要部分，它为整个成像系统提供照明。分光设备是高光谱成像系统的核心元件之一，分光设备通过光学元件把宽波长的混合光分散为不同频率的单波长光，并把分散光投射到面阵相机上。相机是高光谱成像系统的另一个核心元件。光源产生的光与被检测对象作用后成为物理或化学信息的载体，然后通过分光元件投射到面阵相机。计算机软件和硬件用来控制高光谱成像系统采集数据，针对特定的应用进行图像和光谱数据的处理与分析，同时还可以为高光谱图像提供存储空间。

高光谱成像仪获取图谱的方式：

根据高光谱图像采集和形成方式的不同，高光谱图像的获取方式可以分为点扫描、线扫描和面扫描三种方式。三种扫描方式的示意图如图所示。

点扫描方式图（a）每次只能获取一个像素点的光谱，为获取高光谱图像频繁的移动光谱相机或检测对象，不利于快速检测，因此点扫描方式常用于微观对象的检测。

线扫描方式（b）每次可以获取扫描线上所有点的光谱，因此该方式特别适合于传送带上方的物体的动态检测，因此该方式是水果和蔬菜品质检测时最为常用的图像获取方式。点扫描和线扫描方式是在空间域进行扫描的方式，不同于点扫描和线扫描方式，面扫描是在光谱域进行扫描的方式。

面扫描方式（c）每次可以获取单个波长下完整的空间图像，通过面扫描获取高光谱图像时需要转动滤光片切换轮或调节可调滤波器，因此面扫描方式一般用于所需波长图像数目较少的多光谱成像系统中。

根据光源和光谱相机之间的位置关系不同，高光谱图像的获取方式又可以分为反射、透射和漫透射三种方式。三种高光谱图像获取方式如下图所示。

三种不同的获取方式反映了光和检测对象之间的作用关系，经过不同形式作用后的光承载了丰富的内部和外部信息，根据这些信息便可以对样品进行快速无损检测。