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计算层析型成像光谱仪按工作方式可分为哪些类型?

发布时间:2023-03-28
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计算层析成像光谱仪具有适用于各类检测环境,无需视场扫描,无运动部件,性能稳定,全视场性,能保证较高的光通量及光能利用率,能快速有效的获取目标的二维空间信息和一维光谱信息等众多优点,因此其具有广阔的应用前景和很高的研究价值。那么,计算层析型成像光谱仪按工作方式可分为哪些类型呢?本文为大家做了汇总。

计算层析成像光谱仪具有适用于各类检测环境,无需视场扫描,无运动部件,性能稳定,全视场性,能保证较高的光通量及光能利用率,能快速有效的获取目标的二维空间信息和一维光谱信息等众多优点,因此其具有广阔的应用前景和很高的研究价值。那么,计算层析型成像光谱仪按工作方式可分为哪些类型呢?本文为大家做了汇总。

高光谱成像仪02

计算层析型成像光谱仪的原理如下图所示,其按照工作方式的不同主要分为光栅型、棱镜型和干涉型三大类。

计算层析成像光谱技术投影原理图

光栅型计算层析成像光谱仪:

光栅型计算层析成像光谱仪最初是由日本的Okamato学者提出的,该类仪器也称为画幅式计算层析型成像光谱仪,其能够一次性获取目标物体数据立方体在多个方向上的投影,通过数据重建得到目标物体的二维空间信息和一维光谱信息。该技术具有画幅式快速成像、多波段、高光通量等特点。

光栅型计算层析成像光谱仪系统一般由前置成像系统(汇聚透镜)、视场光阑、准直透镜、衍射元件(光栅)以及再成像系统(再成像透镜和CCD探测器)组成,其中,衍射元件分光特性、光谱特性的好坏直接影响该类仪器性能的好坏,因此,光栅型计算层析成像光谱仪中光栅一般都采用特殊工艺加工而成。目标物体通过前置光学系统成像于视场光阑处,后经准直透镜准直、光栅衍射后到达探测器,获取最终的衍射图像。衍射图像的中间部分是光栅的零级衍射,用以确定目标图像的空间信息;衍射图像的其余部分是光栅的高级衍射,对应目标物体数据立方体在不同投影角下的投影数据,用以重建出目标物体的光谱信息,进而得到目标物体完整的空间和光谱信息。


棱镜型计算层析成像光谱仪:

棱镜型计算层析成像光谱仪最初是由美国空军基地的Mooney等人提出的,该类仪器也称为高通量计算层析型成像光谱仪,光栅型计算层析成像光谱仪在一次曝光时间内只能获取目标物体数据立方体在一个投影角下的投影图像,通过旋转棱镜获取多个投影方向上的投影。该系统具有高通量的显著优点,同时具有能量利用率高,稳定性好等优点。

目前棱镜型层析成像光谱仪也得到了长足的发展。一些研究人员提出将数字微透镜的原理与棱镜型计算层析成像技术相结合,也能得到通过一次曝光时间即可获取二维目标物体数据立方体在多个方向上的投影的棱镜型计算层析成像光谱仪。


干涉型计算层析成像光谱仪:

干涉型计算层析成像光谱仪(CTII)将空间调制傅里叶变换成像光谱(FTIS)技术应用于普通色散型计算层析成像光谱(CTIS)技术中,利用干涉结构替代传统色散元件。该系统具有高光通量、高光能利用率及高光谱分辨率等优点。CTII系统主要由前置成像系统、目标旋转投影、干涉结构、探测设备等部分组成,用以获取目标投影干涉图像。与普通CTIS系统不同,CTII系统最终获取的数据为干涉强度信息,因此,在进行数据重建之前要进行数据预处理,即投影数据频谱变换。

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