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多光谱与高光谱成像性能数据有哪些?

发布时间:2023-06-21
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当多光谱成像方法提供至少几个不同的波长通道时,它们被称为多光谱成像。通常,这些没有实质性的重叠(例如,与RGB图像传感器相反),并且它们通常不是连续的,即在波长通道之间存在响应性可以忽略不计的光谱区域。

(例如,人们可以选择不使用大气透射率较差的光谱波段。不同的波长波段在宽度和所达到的灵敏度方面可能有很大不同。通常,一个包括可见光谱区域之外的一些波长波段,即在红外或紫外线区域中。

术语高光谱成像适用于通常具有大量或多或少等距波长通道的情况,通常形成连续波段,从而获得完整的光学光谱。但是,这两类方法之间的边界尚未完全定义。



多光谱和高光谱成像的比较。高光谱成像仪器通常具有大量等距和连续波长通道,为每个像素提供光谱


在下文中,我们将讨论光谱成像仪器最重要的性能数据。


空间和光谱分辨率


与任何成像仪器一样,光谱成像仪器的空间分辨率有限 - 通常由某种图像传感器的像素数决定。

第二个关键性能参数是光谱分辨率。虽然多光谱成像设备通常具有相对较宽的波长波段,例如宽度为20nm甚至100nm,但高光谱成像仪可以提供更好的波长分辨率,例如几纳米甚至更小。

为了限制要处理的数据量,人们通常会接受一些关于空间和/或光谱分辨率的妥协。


敏感性


灵敏度通常至关重要,特别是在具有许多光谱通道的情况下。

仪器在灵敏度方面存在很大差异,即它们以有限量的光输入记录光谱分辨图像的能力。请注意,在使用大量光谱通道的情况下,灵敏度暂时变得更加关键。假设宽带输入光,则在每个波长信道中获得较少的光功率。

天文学需要特别高的灵敏度,以限制所需的观测时间。然后,人们经常尝试实现可以尽可能多地利用入射光的仪器。这可能需要的不仅仅是使用高灵敏度的光电探测器。例如,人们试图避免扫描操作,其中光仅从一条线收集,甚至一次只收集一个点。


运动伪像


根据图像采集方法的不同,当物体或成像仪器移动时,可能会发生各种类型的运动伪像。这些伪像最好使用快照成像器来抑制,该成像器可在相当有限的曝光时间内拍摄整个光谱图像。

在曝光时间较长且可能连续采集(例如不同波长波段)的情况下,有时可以通过计算消除运动伪影 - 特别是如果例如成像仪器的运动是连续的并且众所周知。

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