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高光谱成像仪的性能评估参数主要有哪几个?

发布时间:2023-08-25
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高光谱成像仪​的应用领域和范围,通常由其系统自身的性能参数决定。高光谱成像仪用于系统评估的性能参数有很多,主要包括工作光谱范围、光谱分辨率、探测器凝视时间、信噪比和集光本领等几个主要参数。本文对这几个主要参数作了详细的介绍,对此感兴趣的朋友不妨了解一下!

高光谱成像仪的应用领域和范围,通常由其系统自身的性能参数决定。高光谱成像仪用于系统评估的性能参数有很多,主要包括工作光谱范围、光谱分辨率、探测器凝视时间、信噪比和集光本领等几个主要参数。本文对这几个主要参数作了详细的介绍,对此感兴趣的朋友不妨了解一下!

高光谱成像仪

1.工作光谱范围

工作光谱范围指光谱仪能够记录的光谱范围,其主要由光学系统中光学元件的光谱透过率或者反射率,及所选探测器的光谱灵敏度范围决定。


2.光谱分辨率

光谱分辨率为探测光谱辐射能量的最小波长间隔,即光谱探测能力。对于光学系统来说,一般将其定义为光谱通道的波段宽度,即在工作光谱范围内,其分光元件所得光谱通道越多、波段宽度越窄,光谱分辨率越高;对于探测器来说,其被严格定义为仪器达到光谱响应最大值的50%时的波长宽度,探测器能够识别的波段数越多、波普范围越窄,地面物体信息越容易区分和识别,针对性越强。


3.信噪比

信噪比(SNR),其定义为成像光谱仪所采集的目标信号(VS)和(VN)的比值,其结果直接影响了目标图像分类和识别等数据处理效果。光学系统信噪比表达式为:

光学系统信噪比表达式

上式中,δ为探测器的像元尺寸,tin为探测器能量积分时间,τa为大气的平均透过率,τb为光学系统平均透过率,E为太阳在地面的光普照度,D*为探测器的可探测比,ρ为地物的反射率,z为太阳天顶角,Xt为光谱带宽,F为光学系统的F数,△f为噪声等效带宽。由上式可知,光学系统的F数越小,系统透过率越高,探测器像元尺寸越大、探测效率越高,仪器的信噪比越高。


4.探测器凝视时间

探测器凝视时间指仪器的瞬时视场扫过地元目标时,探测器的光能量积分时间。

凝视时间越长,探测器积分能量越多,光谱响应越强,所获取的目标图像信噪比越高。


5.集光本领

集光本领表示光谱仪收集和传递光能量的本领,即表明目标自身辐射的光谱亮度和仪器能够探测的光度数值的关系。对于成像光谱仪来说,集光本领可通过计算狭缝面积和孔径立体角之积得到,其中狭缝宽度对光谱分辨率有影响,其尺寸应与像元尺寸一致,因此可通过增大光学系统的孔径立体角提高集光本领。

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