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高光谱成像仪由哪些部件构成?高光谱成像仪是如何成像的?

发布时间:2023-06-16
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高光谱成像仪是将图像技术与光谱技术融合在一起,具有“图谱合一”的特点,其中图像信息可以检测产品的外部品质,光谱信息则可用于产品内部品质的检测,同时可以将图像信息和光谱信息进行特征融合,以此达到更好的检测效果。那么,高光谱成像仪由哪些部件构成?高光谱成像仪是如何成像的?

高光谱成像仪是将图像技术与光谱技术融合在一起,具有“图谱合一”的特点,其中图像信息可以检测产品的外部品质,光谱信息则可用于产品内部品质的检测,同时可以将图像信息和光谱信息进行特征融合,以此达到更好的检测效果。那么,高光谱成像仪由哪些部件构成?高光谱成像仪是如何成像的?

高光谱成像仪

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。

高光谱成像系统的结构示意图

高光谱成像仪的成像原理:

下图所示为高光谱成像原理示意图。高光谱成像系统最重要的组成是光谱仪,光谱仪有一个棱镜-光栅-棱镜单元,此单元可以阻止环境光的干扰,而且在光谱仪获得被测物体的一行图像时,此单元可以将光线从每行图像的像素点色散到光谱轴上,这样就获得了在空间轴和光谱轴上的一维影像和光谱信息。由于物体或物镜的连续运动,就形成了整个物体的光谱图像。最终在CCD阵列探测器上完成对每个瞬间信号的获取,得到高光谱三维图像数据块。

高光谱成像仪的成像原理

高光谱成像仪主要类型及特点:

根据成像方式的不同,高光谱仪分为三大类:推扫型、凝视型、光机扫描。推扫式高光谱成像仪相对较高的灵敏度,它随着搭载平台时刻在运动而探测的目标保持静止,因此大部分都采用此类型的成像仪。凝视型高光谱成像仪的特点是探测灵敏度和光谱分辨率高,但一般适用于短距离的探测,每次需要很长时间成像,这样就浪费了资源,典型的有AOTF型高光谱成像仪;光机扫描型高光谱成像仪的特点是成像视场大,可实时定标,中低分辨率和超大幅宽等,比较适用的机载平台速度应相对较慢,典型的仪器如OMIS和 HyMAP等。

传统遥感的特点是波段较少、光谱分辨率较低、波段在光谱上不连续,光谱覆盖范围少,波段宽一般大于 100nm。和传统遥感相比,高光谱遥感技术具有鲜明的新特点:①波段多;②光谱分辨率高;③波段连续:可以提供几乎连续的光谱;④光谱范围窄:波段范围一般小于10nm;5数据量大:随着波段数量的增加,数据量会成指数增加。

随着遥感技术的不断发展,因高光谱技术克服了传统遥感的波段少、光谱分辨率低等方面的局限性,能够更精确的对地物加以细分和鉴别,因此,被广泛地应用在航天航空、军事侦察、环境污染检测、海洋勘测、地震监测等领域。

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