显微高光谱成像系统的成像原理及主要技术指标介绍

显微高光谱成像系统将二维成像技术和光谱技术有机的结合起来，不仅能对物体进行形态成像，还能提供丰富的光谱信息，由于它具有光谱分辨率高、波段多、图像与光谱相结合等优点，因此被广泛的应用于精准农业、医药工程等不同的领域。本文对显微高光谱成像系统的成像原理及主要技术指标做了介绍，对此感兴趣的朋友可以了解一下！

显微高光谱成像系统的成像原理：

显微高光谱成像实验系统基于推帚式成像光谱仪的原理进行设计，光路原理图如下图所示。

处于显微镜载物台上的样品被柯勒照明系统照明，瞬时视场内的样品条带通过显微镜物镜和0.6倍C-Mount接口镜头成像于分光计的狭缝处，再经过光谱分光组件后，在垂直样品条带方向按光谱色散，最后成像于CCD像面。CCD光敏面平行于狭缝的一维称为空间维，垂直于狭缝的一维称为光谱维，空间维每一行光敏元上得到的是样品条带一个光谱波段的像，这样面阵CCD相机每帧图像便对应于一个样品条带的多光谱图像。通过载物台自动装置对样品进行推扫，就得到整个样品的二维图像及光谱数据，即图像立方体。

显微高光谱成像系统的主要技术指标：

1.光谱范围

因为显微镜属于透射式主动光学系统，其光源一般为可见光；另外，对于光栅分光，根据光栅方程得知，当波长为λ1的第k1级光谱与波长为λ2的第k2级光谱满足k1λ1=k2λ2时，将发生光谱重叠，因此为了避免光谱重叠，可以选择不同波段的光谱范围。

2.波段数

波段数的选取主要根据CCD相机的光谱维像元数的多少及其像元合并而定，一般没有严格的标准。

3.光谱分辨率

光谱分辨率主要与分光计的狭缝宽度有关。狭缝越窄，则光谱分辨率越高，但系统接收到的能量也随之降低；因此，在保证足够光学能量的前提下，可减小狭缝宽度，以提高光谱分辨率。

4.空间分辨率

空间分辨率主要与显微物镜的数字孔径、CCD像元大小有关。例如，如果CCD像元尺寸为27Hm，当选用40倍物镜时，系统空间分辨率为1.125um。