高光譜成像儀原理

  高光譜成像儀器包括三個部分：光學(xué)系統(tǒng)、信號前端處理盒、數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)、數(shù)據(jù)回放、預(yù)處理和高性能微機。該傳感器能在可見光和近紅外波段上獲得數(shù)百個頻段，其測量結(jié)果用圖像表示。由光譜曲線構(gòu)成的每一個像元都能更精確地得到目標的反射譜。

       利用超光譜成像技術(shù)提取的超光譜圖像，使圖像中的每一個象素生成近連續(xù)的光譜曲線，不但可以得到被測物體的空間信息，而且比多光譜數(shù)據(jù)獲取更豐富的光譜數(shù)據(jù)信息。通過這些信息，可以產(chǎn)生復(fù)雜的模型，用來識別、分類和識別圖像中的材料。

       超光譜成像系統(tǒng)通過超光譜成像，可以獲取被測物體的空間、光譜和輻射信息。該信息既可以反映物理空間分布的圖像特征，也可以通過單元獲取其輻射強度和光譜特征。輻照、圖象和光譜是高光譜圖像的三大基本特征，而這三個特征的有機結(jié)合就是高光譜圖像。

高光譜成像原理

高光譜成像的原理不是單一的，比如有光柵分光原理、聲光可調(diào)諧濾波分光（AOTF）原理、AOTF系統(tǒng)組成、棱鏡分光、芯片鍍膜等。每個原理成像的方式也是不同的。

光柵分光原理

光柵分光原理是一種常用的高光譜成像原理。在這種原理下，光線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后，通過光柵分光儀進行分光。光柵分光儀由一系列平行的直紋槽組成，可以將入射的多色光按照波長進行分離，并將不同波長的光線投射到不同的位置上。通過控制光柵的角度和位置，可以實現(xiàn)對不同波長光線的分光與成像。

聲光可調(diào)諧濾波分光（AOTF）原理

AOTF系統(tǒng)由聲光可調(diào)諧濾波器和成像器件組成。聲光可調(diào)諧濾波器利用聲光效應(yīng)，通過聲波與光波的相互作用，實現(xiàn)對光的頻率選擇性透過與反射。光線經(jīng)過聲光可調(diào)諧濾波器后，不同波長的光被選擇性地通過或反射，從而實現(xiàn)對不同波長的分光與成像。

棱鏡分光原理

利用棱鏡的色散特性，將入射的多色光通過折射和反射分離，實現(xiàn)對多波長光線的分光與成像。

芯片鍍膜

通過在圖像傳感器表面上添加特殊的鍍膜，可以實現(xiàn)對不同波長光的選擇性響應(yīng)，從而達到高光譜成像的目的。

不同原理的高光譜成像方式具有各自的優(yōu)點和適用范圍。例如，光柵分光原理能夠同時獲取整個光譜信息，但成像速度較慢；AOTF原理可以實時選擇不同波長的光進行成像，但需要配合特殊的聲光可調(diào)諧濾波器；棱鏡分光原理適用于較窄的波段范圍，成像速度較快。

總體而言，高光譜成像的原理和方式多種多樣，選擇適合的原理和方式取決于具體的應(yīng)用需求和成像要求。

高光譜成像儀的工作原理

高光譜成像儀將成像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合在一起，在探測物體空間特征的同時并對每個空間像元色散形成幾十個到上百個波段帶寬為10nm左右的連續(xù)光譜覆蓋。

地面物體的反射光通過物鏡成像在狹縫平面，狹縫作為光欄使穿軌方向地面物體條帶的像通過，擋掉其他部分光。地面目標物的輻射能通過指向鏡，由物收鏡收集并通過狹縫增強準直照射到色散元件上，經(jīng)色散元件在垂直條帶方向按光譜色散，用會聚鏡會聚成像在傳感器使用的二維CCD面陣列探測元件被分布在光譜儀的焦平面上。焦平面的水平方向平行于狹縫，稱空間維，每一行水平光敏元上是地物條帶一個光譜波段的像；焦平面的垂直方向是色散方向，稱光譜維，每一列光敏元上是地物條帶一個空間采樣視場(像元)光譜色散的像。這樣，面陣探測器每幀圖像數(shù)據(jù)就是一個穿軌方向地物條帶的光譜數(shù)據(jù)，加上航天器的運動，以一定速率連續(xù)記錄光譜圖像，就得到地面二維圖像及圖形中各像元的光譜數(shù)據(jù)，即圖像立方

體。

高光譜成像系統(tǒng)的工作原理

穿透式光柵分光技術(shù)與CCD影像獲取技術(shù)結(jié)合，使快速獲取影像光譜成為可能.

本系統(tǒng)采用了高動態(tài)范圍高靈敏度的相機及寬波帶得光譜儀，抗震性能好，功能齊全，可以應(yīng)用在高空遙感，野外光譜成像目標識別，室內(nèi)高光譜成像檢測及顯微光譜成像；

工作原理目標物的輻射能通過鏡頭收集并通過狹縫增強準直照射到分光元件上，經(jīng)分光元件在垂直方向按光譜色散，經(jīng)分光元件后成像在圖像傳感器上。水平方向平行于狹縫，稱空間維，每一行水平光敏元上是一個光譜波段的像；垂直方向是色散方向，稱光譜維，每一列光敏元上是一個空間采樣視場（像元）光譜色散的像。這樣，面陣探測器每幀圖像數(shù)據(jù)就是一個水平方向的光譜數(shù)據(jù)，位移平臺的運動以一定速率連續(xù)記錄光譜圖像，就得到二維光譜圖像。

原理圖