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高光谱成像仪按照分光方式可以分为哪些类型?

发布时间:2023-06-30
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高光谱成像仪按照分光方式可以分为哪些类型?根据分光方式光谱仪可以分为棱镜型、光栅型、干涉型、滤光片型、计算成像型。本文对各类型做了介绍。

高光谱成像仪按照分光方式可以分为哪些类型?根据分光方式光谱仪可以分为棱镜型、光栅型、干涉型、滤光片型、计算成像型。本文对各类型做了介绍。

高光谱成像仪

1.棱镜型分光方式

利用的是棱镜的色散能力来分光。使用棱镜分光,优点是结构简单,性能稳定,能量透过率高,杂散光少。缺点是单一材料的棱镜的色散是不均匀的,光谱的分辨率存在非线性,同时单棱镜还会带来谱线弯曲及色畸变。如今使用棱镜的光谱仪多数采用复合棱镜或曲面棱镜来修正色散的非均匀性,如双阿米西棱镜、Littrow 棱镜、阿贝恒偏向棱镜等。


2.光栅型分光方式

利用的是光栅衍射原理,光束经过光栅后由于衍射和干涉会在像面上形成明暗相间的条纹,这些条纹的极大位置与波长大小相关。使用光栅分光优点是结构简单、色散线性,并且由于光栅型光谱仪的光谱分辨率与狭缝宽度成反比,因此其光谱分辨率较高。缺点是光栅型光谱仪存在高阶谱线,会分散一部分能量还会对工作谱段产生干扰,同时会产生较多的杂散光。为了改进这些缺陷,如今已经开发出了新型的分光光栅如凸面光栅、凹面光栅,可以加强分光效率使结构更加简化,还有棱镜-光栅组合元件。


3.滤光片型分光方式

是应用最早的分光方式,根据滤光片只有特定的波段可以通过的原理进行分光。这种分光方式包括多相机式、滤光片轮式、线性渐变滤光片式、楔形滤光片式和可调谐滤光片式等。


4.干涉型光谱仪

利用相干成像先得到目标的干涉图像,再由此图像获得物体上特征点的干涉曲线,最后通过逆傅里叶变换计算出所有特征点的谱段曲线,再加上一个维度的扫描即可得到完整的三维数据立方体。干涉型光谱仪包括时间调制型干涉、空间调制型干涉和时空混合调制型干涉。


5.计算层析成像型光谱仪

通过将目标的三维数据立方体从不同方向投影到二维面阵探测器上,然后将这些投影图像利用层析算法重构而得到目标的数据立方体,即目标的光谱图像。计算层析型光谱仪一般采用凝视式工作方式,能够探测位置和光谱特性不断变换的目标的光谱信息,但由于CCD探测器和色散元件的制约,此类光谱成像技术的成本过高。

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