显微高光谱成像技术的原理及成像方式

高光谱成像技术结合了传统成像和光谱学技术的主要优点，可以同时获取待测物体的光谱信息与空间信息，其中光谱信息反映物体的内部品质比如成分、结构等，空间信息反映物体的形状、颜色和表面缺陷等外部品质。本文对显微高光谱成像技术的原理及成像方式作了介绍。

显微高光谱成像技术的原理：

高光谱成像技术是整个高光谱成像系统的核心，是成像技术和光谱技术的结合，成像系统获取目标物体的空间信息，光谱系统获取波段信息，可以同时实现对二维空间信息和光谱特征的获取。

高光谱成像光谱仪一般包括物镜、狭缝、准直透镜、分光模块、会聚镜和探测器，狭缝决定光谱仪的视场，通过准直镜到达分光模块，不同波长的光被分光模块分离，经过会聚镜聚集到探测器上。

显微高光谱成像技术的成像方式：

对于高光谱成像光谱仪来说，根据不同的工作模式，可以将其扫描技术分为点扫式高光谱成像、推扫式高光谱成像和凝视型高光谱成像。

点扫描式高光谱显微成像是对逐个像素点扫描成像，通过机械模块收集每个点的能量，经过色散模块进行分光，产生不同波长的辐射能量，再由线阵探测器接收。点扫式光谱成像可以获得较大的视场范围，数据稳定，但成像时间长。

推扫式高光谱显微成像中的探测器是面阵探测器，探测器接收的图像是二维数据，包括光谱信息和空间信息。像成像在狭缝处，狭缝透过一个成像行，该成像行的光经过分光元件后，光谱维展开并聚焦在探测器上，通过对二维运动平台的移动来记录空间维，线扫成面，完成图像的采集。推扫式高光谱成像结构简单，不需要复杂的扫描模块，体积小，重量轻。

凝视型高光谱成像的探测器也是面阵探测器，结构紧凑，在凝视型高光谱成像系统中，分光元件有可调谐滤波片分光和干涉型分光，需要通过一定时间的扫描获得完整的图像。系统中没有运动部件，但是对平台的稳定性要求较高，另外，因为进行波段的扫描，所以光谱信息不可以同时获取。