光譜成像技術按分光和掃描方式不同分類
發布時間:2024-08-23
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高光譜成像技術作為一種無損檢測技術,它不僅可以獲取目標的二維空間信息,同時還能獲得目標的光譜信息,形成一個三維數據立方體,完成對目標特性的綜合探測。其根據分光方式及掃描方式等的不同,可以分為不同的類型。本文對此做了介紹。
高光譜成像技術作為一種無損檢測技術,它不僅可以獲取目標的二維空間信息,同時還能獲得目標的光譜信息,形成一個三維數據立方體,完成對目標特性的綜合探測。其根據分光方式及掃描方式等的不同,可以分為不同的類型。本文對此做了介紹。
光譜成像技術按分光方式不同分類:
根據分光元件的分光方式及數據重構理論,光譜成像技術主要分為色散型、干涉型、濾光片型和計算成像型。
色散型成像光譜儀分光技術主要包括棱鏡分光和光柵分光兩種;濾光片型成像光譜儀技術采用濾光片為分光元件,其種類繁多,如濾光片輪、濾光片陣列、線性漸變濾光片、光楔濾光片等,另外還有兩種經典的調諧型濾光器,聲光可調諧濾光片(AOTF)和液晶可調諧濾光片(LCTF)。這兩種技術都是直接探測目標的空間信息和光譜信息,不需進行其他的數據變換重構,但僅可獲得二維數據(光譜維和一維空間信息),需要另一個維度的掃描才能夠獲得第二維空間信息并形成數據立方。
干涉型成像光譜技術也稱作傅里葉變換光譜成像技術,按照探測模式可分為時間調制、空間調制和時空調制三類,主要利用的是波動光學的相干成像原理,獲得探測目標的干涉圖像后,需再經過一次傅里葉逆變換才能夠得到光譜信息及空間圖像。此種方式獲得的也是二維數據,同樣需要另一個維度的掃描才能夠獲得數據立方。
計算成像光譜技術主要包括計算層析型、光場成像型和孔徑編碼成像型等,能夠直接獲取三維數據立方,一般是將探測目標的三維信息投影到二維探測器上,并通過對應重構方法獲得空間信息和光譜信息。
光譜成像技術按掃描方式的不同分類:
根據獲取三維數據立方的掃描方式可分為擺掃式、推掃式和凝視式。
擺掃式光譜成像系統采用線陣探測器,通過沿軌和穿軌兩個方向掃描獲取完整的二維空間信息,其中穿軌方向一般利用掃描鏡實現。此種掃描方式在瞬時視場即可獲得目標點的線陣光譜維信息,一般應用于機載平臺,視場覆蓋面積廣、定標方便、數據信息穩定性好,但曝光時間短,進入探測器的能量少,所以信噪比低。
推掃式光譜成像系統采用的是面陣探測器,且探測器自身完成垂直于飛行方向掃描,獲得空間中一維線視場的空間信息,并利用飛行器飛行運動完成沿軌方向掃描實現二維空間信息的獲取,同時線視場的光譜信息在面陣探測器的第二維獲得。此種掃描方式相對于擺掃式在信噪比方面大幅提高,無需機械掃描,適用于色散和干涉型成像光譜儀。
凝視式光譜成像系統采用面陣探測器,可隨飛行器運動時對固定窗口目標成像,采用濾光的方式分離并獲取不同波段的圖像信息,再將不同波段的圖像堆疊成“數據立方”,只適用于可調諧濾光片型和新型的快照式成像光譜儀。
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