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超光谱成像技术的发展现状和趋势

发布时间:2023-06-01
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超光谱成像技术是一种集光学、光谱学、精密机械、电子技术及计算机技术于一体的新型遥感技术,属于当前可见红外遥感器的前沿科学。本文简单介绍了超光谱成像技术的发展现状和趋势。

超光谱成像技术是一种集光学、光谱学、精密机械、电子技术及计算机技术于一体的新型遥感技术,属于当前可见红外遥感器的前沿科学。本文简单介绍了超光谱成像技术的发展现状和趋势。


超光谱图像的数据立方


超光谱成像技术的发展首先是从遥感领域开始的,20世纪80年代国际遥感发展最具标志性的成果就是成像光谱仪的出现,它的出现开启了超光谱成像探测技术的开端。自从1983年美国喷气推进实验室(JPL)研制第一台成像光谱仪(AIS-I)以来,成像光谱的研究日趋活跃。

从第一代AIS的32个连续波段,到第二代高光谱成像仪—航空可见光/近红外成像光谱仪(AVIRIS)的224个波段,光谱分辨率在不断提高,AVIRIS是首次测量全反射波长范围(0.4~2.5um)的成像光谱仪。此外,工作在中波红外(3~5um)、长波红外(8~14um)波段的成像光谱仪也获得了重要发展,典型的有美国喷气推进实验室(JPL)的ASTER星载遥感器及美国军方“联合多光谱计划(JMSP)”研制的SEBASS机载红外成像光谱仪。目前,已有许多国家相继研制出各具特色的成像光谱仪,数量达四十种之多,这些传感器有的己经进入了商业运营,技术比较成熟。此外,许多具有高空间分辨率和高光谱分辨率的成像光谱仪正在或即将进入实用阶段。

这些成像光谱仪在探测地表空间特征的同时,可以在几十乃至上百个波段获取地物的可见光/近红外/热红外光谱特征,大大提高了地物的分类和识别能力,在农业、林业、气象、海洋、地质、全球环境及军事遥感等诸多领域显示出巨大的应用前景。

任何先进技术总是优先应用于军事领域,世界上军事技术发达国家对此倾注了大量资金和人力,使该技术达到了相当的高度和一定的应用水平,美国的HYDICE、AVIRIS和SEBASS等成像光谱仪多次参与军方的试验,提供了大量的军事应用的第一手资料。迄今为止,见诸文献的多光谱、超光谱成像技术在军事方面的应用包括:地面复杂背景中的军事目标探测;飞机、导弹告警和制导;地雷探测;战场生化战剂和弹药库探测;弹药毁伤效果评估;导弹防御系统应用等方面。

超光谱成像技术的发展趋势主要为以下四个方面:

(1)各种目标/背景光谱特性的研究将越来越深入,建立大量标准光谱特征数据库。

(2)各种新材料、新技术的应用导致新的成像光谱仪器体积更小、性能更高。

(3)大规模传感器阵列、读出电路、存储介质和信息处理技术的发展,推动该技术向更高的光谱分辨率、更高的空间分辨率方向发展。

(4)光谱、图像数据的处理算法将更高效、快捷,进一步满足实时处理的需要。

 


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