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一文带你了解高光谱成像技术的发展!

发布时间:2023-10-27
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高光谱成像技术是一种新颖的多维成像技术,由光学二维成像技术和光谱分析技术相结合而形成,可以同时探测到目标的空间信息和光谱信息。本文对高光谱成像技术的发展概况及发展趋势作了介绍,对此感兴趣的朋友可以了解一下!

高光谱成像技术是一种新颖的多维成像技术,由光学二维成像技术和光谱分析技术相结合而形成,可以同时探测到目标的空间信息和光谱信息。本文对高光谱成像技术的发展概况及发展趋势作了介绍,对此感兴趣的朋友可以了解一下!

高光谱成像仪

光谱成像技术可以同时获取光谱和图像信息,是现代遥感重要的技术之一。随着电子学、探测材料、器件工艺及遥感科学等技术的快速发展,光谱成像系统的光谱分辨率和空间分辨率等各项指标都在逐渐提高,由多光谱逐渐发展为高光谱和超光谱,并已经成为对地观测和深空探测的重要手段,被广泛应用于农牧业生产,环境检测,矿产勘查,军事侦察等领域。

高光谱成像技术发展了几十年,已经有了非常多的高光谱成像系统,比较成熟并被投入实际应用的基本可以分为两个大类:基于光栅或棱镜的扫描式成像光谱系统(SHI)和基于旋转滤光片或AOTF等可调滤光器作为分光器件的凝视型成像光谱系统(GHI)。不同类型光谱成像系统适用于不同的场景,推扫式成像光谱仪适用于搭载在移动平台上,如飞机,环绕卫星等,凝视型成像光谱仪适用于凝视探测,如月球车等。

扫描式光谱成像系统又分为点扫描式和线扫描式,点扫描式每次只获取一个空间单元位置的光谱信息,通过光机扫描实现视场内所有空间位置的信息获取,通过拼接得到光谱数据立方体,一般使用线列探测器。线扫描式系统又称为推扫式系统(PHI),使用面阵探测器(CCD)每次获取一行空间单元位置的光谱信息,通过平台推扫或者旋转镜摇扫实现视场内所有空间位置的信息获取,比点扫描具有更高的效率,并同时具有体积小,机构简单,信噪比高等优点。扫描式光谱成像系统因为使用了光栅、棱镜作为分光器件,可以实现很高的光谱分辨率,最新的扫描式光谱成像系统有OVIRS、AHSI系统等。

凝视型成像光谱系统使用面阵探测器每次探测得到视场内二维空间信息的单波段信号,通过旋转滤光片或者不同射频信号驱动AOTF实现单波长选择,分时获取多波段信号,凝视型系统取消了扫描机构,机构简单,系统性能相对扫描式也有很大的改善,但由于AOTF的滤光器件具有较大的带宽,该类系统很难取得较高的光谱分辨率。最新的凝视类光谱成像系统有MicrOmega系统,搭载在“嫦娥4号”上的VNIS系统等。由于SHI和GHI每次仅仅将一个单个线视场或单波段作为探测单元,对应的能量都比较微弱,这使得系统的探测信噪比和灵敏度等都很低,因此系统的高信噪比设计是目前的一个重要课题。

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