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閱讀：1532發(fā)布時(shí)間：2022-10-8
l 光譜成像的定義
一般來說，光譜成像（Spectral Imaging）技術(shù)是指利用多個(gè)光譜通道進(jìn)行圖像采集、顯示、處理和分析解釋的技術(shù)。如下圖所示，探測(cè)器件隨著波長(zhǎng)的掃描而采集相應(yīng)圖像，則可以得到光譜圖像序列。利用光譜圖像序列進(jìn)行分析處理，不但可以得到光譜信息，還可以得到圖像信息，因此光譜成像技術(shù)是光譜分析與圖像分析的有機(jī)結(jié)合。
光譜成像示意圖
l 光譜成像技術(shù)的分類
1、 基于波段數(shù)量和光譜分辨率的分類
按照光譜波段的數(shù)量和光譜分辨率，光譜成像技術(shù)大致可以被分為三類：
① 多光譜成像技術(shù)（Multispectral Imaging）：
獲得的目標(biāo)物的波段在3~12之間，具有10~50個(gè)光譜通道，光譜分辨率為△λ/λ=0.1，一般在100nm左右，主要用于地帶分類等方面。
② 高光譜成像技術(shù)（Hyperspectral Imaging）：
獲得的目標(biāo)物的波段在100~200之間，具有50~1000個(gè)光譜通道，光譜分辨率為△λ/A=0.01，一般在10nm左右，被廣泛用于遙感中。
③ 超光譜成像技術(shù)（Ultraspectral Imaging）：
獲得的目標(biāo)物的波段在1000~10000之間，具有10~100個(gè)光譜通道，光譜分辨率為△λ/λ=0.001，一般在1nm以下，通常用于大氣微粒探測(cè)等精細(xì)探測(cè)領(lǐng)域。
2、 基于探測(cè)器工作方式的分類
按照光譜圖像采集方式的不同，光譜成像技術(shù)主要可分為：
① 撣掃式（Whiskbroom）：
撣掃式光譜成像原理
上圖說明的是撣掃式線陣遙感成像光譜儀原理。這個(gè)儀器的核心部件是排列成線狀的光電探測(cè)器，它使不同波長(zhǎng)的輻射能照射到線陣列的各個(gè)探測(cè)器件上。因而對(duì)于地面瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)的輻射能，分光后各波長(zhǎng)的強(qiáng)度同時(shí)記錄下來。當(dāng)傳感器平臺(tái)向前推進(jìn)時(shí)逐個(gè)像元逐點(diǎn)成像，這將獲得具有多個(gè)連續(xù)光譜的窄波段的圖像。
② 推掃式（Pushbroom）：
推掃式光譜成像原理
推掃式線陣遙感成像光譜儀的工作原理如圖上所示。圖中的二維面陣列探測(cè)器，一維可用作光譜儀，另一維則為一線性陣列，以推掃的方式工作，地面目標(biāo)的輻射能根據(jù)波長(zhǎng)分散并聚焦到探測(cè)器面陣列上。圖像一次建立一行而不需要移動(dòng)探測(cè)器件。像元的攝像時(shí)間長(zhǎng)，系統(tǒng)的靈敏度和空間分辨率均可以得到提高。
③ 凝采式（Staring Imagers）
在這種工作方式中，常常采用單色器或電調(diào)諧濾波器實(shí)現(xiàn)光譜通道的切換。伴隨光譜通道的切換，探測(cè)器則采集相應(yīng)圖像，如下圖顯微光譜成像系統(tǒng)。其中利用CCD攝像器件、圖像卡和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字化；利用氬燈和單色器進(jìn)行激發(fā)光譜掃描；利用自主開發(fā)的系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的操控、熒光光譜圖像的采集、處理和分析。
顯微光譜成像系統(tǒng)框圖
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