擺掃型光譜成像儀的原理和特點分析
發布時間:2023-04-21
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擺掃型(whiskbroom)光譜成像儀由光機左右擺掃和飛行平臺向前運動完成二維空間成像,其線列探測器完成每個瞬時視場像元的光譜維獲取。本文主要對擺掃型光譜成像儀的原理和特點進行了簡單分析。
擺掃型(whiskbroom)光譜成像儀由光機左右擺掃和飛行平臺向前運動完成二維空間成像,其線列探測器完成每個瞬時視場像元的光譜維獲取。本文主要對擺掃型光譜成像儀的原理和特點進行了簡單分析。
擺掃型光譜成像儀的原理
擺掃型光譜成像儀具有一個成45°斜面的掃描鏡( rotating scan mirror),在電機(electric motor)的帶動下進行360°旋轉,其旋轉水平軸與遙感平臺前進方向平行( cross -track scanning)。掃描鏡對地左右平行掃描成像,即掃描運動方向與遙感平臺運動方向垂直。光學分光系統般主要由光柵和棱鏡組成,然后色散光源再被匯集到探測器(detector)上。這樣光譜成像儀所獲取的圖像就具有了兩方面的特性:光譜分辨率與空間分辨率。
1. 45斜面的掃描鏡(Rotating Scan Mirror)
2. 電機(Electric Motor)進行360旋轉
3. 旋轉水平軸與遙感平臺前進方向平行
4. 掃描鏡掃描運動方向與遙感平臺運動方向垂直
5. 光學分光系統形成色散光源再匯集到探測器(Detectors)上。這樣成像光譜儀所獲取的圖像就具有了兩方面的特性:光譜分辨率與空;間分辨率。
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擺掃型光譜成像儀的特點分析
擺掃型光譜成像儀的優點在于可以得到很大的總視場(FOV可達90°),像元配準好,不同波段任何時候都凝視同-像元;在每個光譜波段只有一個探測元件需要定標,增強了數據的穩定性;由于是進入物鏡后再分光,一臺儀器的光譜波段范圍可以做得很寬,比如從可見光一直到熱紅外波段。
1. 視場角:可以達到很大的視場角(FOV可達90度)
2. 像元配準:像元配準好,不同波段在任何時刻都凝視同一像元。
3. 定標:在每個波段只有-個探測器元件需要定標,增強了數據的穩定性。
4. 波段范圍:進入物鏡后再分光,波段范圍可以做得很寬。
但是,由于采用光機掃描,每個像元的凝視時間很短,要進一步提高光譜分辨率和信噪比比較困難。這也是擺掃型光譜成像儀需要重點解決的問題。
所以目前波段全、實用性強的光譜成像儀除我國的實用型模塊化光譜成像儀(OMIS)系統之外多屬此類,如美國噴氣推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory ,JPL)完成的AVIRIS系統和美國GER公司的GERIS ( geographical & environmental research imaging spectrometer)系統。它的不足之處是,由于采用光機掃描,每個像元的凝視時間相對就很短,要進一步提高光譜和空間分辨率以及信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)比較困難。
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