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高光谱成像仪的分光方式有几种类型?

发布时间:2023-11-10
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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。那么,高光谱成像仪的分光方式有几种类型?

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。那么,高光谱成像仪的分光方式有几种类型?

近红外高光谱成像仪

根据以色散分光进行光谱测量区分,高光谱成像光谱仪的分光方法包括棱镜分光、光栅分光、棱镜-光栅-棱镜(PGP)分光。

1.棱镜分光

光的色散是指当光在介质中传播时,折射率随着光的波长的变化而发生变化的现象。棱镜分光的原理便是利用了这一特性,在同一种介质中,不同波长的光有不同的折射率,因此,不同波长的单色光从一个角度进入棱镜时,会发生不同角度的偏移,即经过棱镜后,会看到各种不同颜色的光。棱镜分光原理如下图所示,光首先通过狭缝,经过准直镜准直为平行光,平行光经过棱镜分解成各种颜色,通过会聚镜按波长的顺序汇聚到探测器的不同位置。棱镜分光的光谱分辨率较高、光学效率高、系统不复杂,但是它的光谱范围窄、系统的紧凑性不高、光谱的色散是非线性的。

棱镜分光原理图

2.光栅分光

光栅是在一块玻璃或者金属片上刻有大量平行等宽、等距的刻痕或狭缝,狭缝数量很多,作为光谱仪上的分光元件是其最重要的应用。

光栅的分光是根据衍射效应,因为光栅具有很强的色散特点,光经过大量等间隔的狭缝,在每个狭缝处会产生衍射,经过衍射后各缝间又发生干涉的现象,原理图如下图所示。光栅分光的分辨率远远优于棱镜,其光谱分辨率高、光谱范围宽,也可以同时获取到光谱通道,但是它的光学效率不高。

光栅分光原理图

3.棱镜-光栅-棱镜(PGP)分光

棱镜-光栅-棱镜分光结合了棱镜和光栅的优点,PGP的原理如下图所示,它是在两块棱镜之间放置光栅,该光栅多数为体相位全息光栅,具有高光谱分辨率高、光学效率较高的特点,但是其包含一个较难制作的体全息透射光栅模块,增加了制作棱镜-光栅-棱镜分光模块的成本。

PGP分光系统

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