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干涉型高光谱成像仪的原理及优缺点

发布时间:2023-11-17
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高光谱成像仪​根据分光原理的不同,可分为色散型、干涉型、计算层析型等几种类型。其中,干涉型高光谱成像仪又包括时间调制型干涉、空间调制型干涉和时空混合调制型干涉。本文对干涉型高光谱成像仪的原理及优缺点做了介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!

高光谱成像仪根据分光原理的不同,可分为色散型、干涉型、计算层析型等几种类型。其中,干涉型高光谱成像仪又包括时间调制型干涉、空间调制型干涉和时空混合调制型干涉。本文对干涉型高光谱成像仪的原理及优缺点做了介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!

高光谱成像仪

干涉型高光谱成像仪的原理:

干涉型光谱成像与色散型在采集二维光谱信息时的共通点是以推扫形式获得。区别于色散型光谱仪,干涉型光谱仪是利用傅里叶变换从采集的目标干涉图像中求得其光谱信息。干涉型光谱成像分为时间调制、空间调制及时空混合调制型。三种方式的共同点是获得目标对象的空间干涉信息都要使用到狭缝及动镜结构。

如下图所示为迈克尔逊干涉光谱仪的示意图。从成像系统输出的光经过狭缝和准直系统后,经过分束器分为反射和透射两束光束,最后经过动镜和静镜成像到探测器上,利用反射光与透射光的光程差,从而将相应的干涉图呈在探测器上。通过调节动镜可以改变光程差,成像光谱仪的光谱分辨率与光程差成正比,即其光谱精度较高。

迈克尔逊干涉光谱仪的示意图

如下图是Sagnac型干涉仪示意图。入射光线经过前置系统后,在狭缝处发生汇聚,经过准直后的光线进入分束器,则可以得到分光后的反射光和透射光,当动镜与静镜出现夹角时会产生光程差,进而发生干涉现象。经过柱面镜成像可以同时得到目标的干涉信息以及空间信息。

如下图所示为时空混合调制型光谱仪示意图。其干涉结果中的光程差与时间空间都有关联,其优点是没有狭缝与运动部件,通过全视场推扫获取完整干涉图,即非实时获取空间分量和光谱分量。

时空混合调制型光谱仪示意图

干涉型高光谱成像仪的优缺点:

(1)优势:光谱分辨率高;信噪比高。

(2)劣势:结构复杂;所获干涉图需进一步处理。

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