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浅谈高光谱成像光谱仪

成像光谱仪的设计如其名字,既要“成像”,也要“光谱”,是一种很有特点的光学系统。

最早的成像光谱仪诞生在美国。1982年,美国航空航天局研制出世界上第一台方案实验性成像光谱仪(AIS),并在飞行试验中成功采集到成像光谱数据,初步体现出它在矿物识别,植被分类等方面的优越性。1987年,美国又研制出实用性记载可见红外成像光谱仪(AVIRIS),给遥感应用部门提供了高质量的成像光谱数据。

图片12.png 

刚才,我们说到成像光谱仪的目的是既要成像也要光谱,它得到的效果就是这样:

这一套数据的特点是图像的每一点都能提取出一套光谱数据。由于我们知道,物质的光谱是有特征的,不同的物质有不同的光谱。因此,通过分析这套光谱成像数据,就可以从分析出图中物体的类型。这种技术对于环境监测,军事探查,农业监测,资源勘探都有很大的作用。

 

而高光谱成像光谱仪的这个高字,也是很有说法。这个高,主要是对应以前的一种叫多光谱成像光谱仪的仪器,从思路来说,其实高光谱和多光谱没什么区别,都是一脉相承要得到一个光谱成像数据立方。但是这个高字,还是会体现在更多的数据丰富程度上,如光谱范围更宽,谱段更多,光谱分辨率更高等等。在高光谱之后,还有超光谱成像,即在高光谱的基础上,更进一步丰富了数据量。

 

一般来说,高光谱成像光谱仪主要有三种,棱镜分光,光栅分光和傅里叶变换型。其中,棱镜分光和光栅分光可以看成一类,即色散型成像光谱仪。目前国际上研制和运行的高光谱成像光谱仪,除了强力星2号上的FTHSI采用傅里叶变换成像光谱仪以外,其他的高光谱成像仪均采用色散分光的方式。

 

这三种分光应该说是各有优劣:

棱镜分光相对光栅分光来说,主要区别在于,1能量利用率较高,2光谱维只能校正到近似线性,3光谱分辨率低,4、体积质量略高。

傅里叶变换分光相对光栅分光来说,1地面分辨率低,2定标难度高,3不能进行实时监测,4、数据量较大

 


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