高光譜成像光譜儀的成像過程是怎樣的？

20世紀80年代前，成像方式的遙感波段太少，難以構(gòu)成對地物光譜特性的概念，而非成像方式的光譜測量，又難以將光譜信息準確地分配到具體的地物上。因而，一種能將光譜和影像融合并集成于一體的技術(shù)——光譜成像技術(shù)，又被稱為高光譜成像技術(shù)逐漸發(fā)展應用起來。它是以地物影像與光譜的合一為特征的新型的成像技術(shù)，可以在 1/10-1/1000的波長范圍對地物成像，其光譜分辨率可高達納米級，這是概念也是技術(shù)上的創(chuàng)新，是20世紀80年代以來地球觀測技術(shù)所取得的重大技術(shù)突破之一。

常用高光譜成像系統(tǒng)主要由光譜相機、機動精密平移臺、鹵素光源和數(shù)據(jù)存儲計算機組成。采用可見一近紅外波段范圍內(nèi)工作的攝像機，該攝像機為1392×1040像素互補金屬氧化物半導體器件，采用CCD探測元件，狹縫尺寸為30um（W）×8.98mm（L），相對分辨率為2.4，最大的幀速率為62幀/秒。地物反射信號與大氣作用后進入高光譜成像光譜儀，通過前置光學系統(tǒng)，被光譜分光系統(tǒng)分解成不同波長的近乎連續(xù)的譜信號，由對應的光電探測器接收并轉(zhuǎn)換成電信號，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，成像光譜儀最終獲取到檢測樣本的原始DN信號值，高光譜成像光譜儀的成像過程如下圖所示。

高光譜成像光譜儀成像時，成像設(shè)備每次對目標上的一條線進行成像，隨后使用分光儀器對該線陣上的每一個像素點進行分光，獲取每一個像元對應的光譜成分，成像原理如下面示意圖所示。因此，每一幅光譜相機獲得的圖像都含有一個維度（空間軸）上的線陣像素和在另一個維度（光譜軸）上的光譜分布情況，即光在各個光譜波段中的強弱程度。高光譜成像光譜儀通過線掃描的方式對整個目標進行成像，最終可以獲得一個同時擁有目標光譜信息分布情況和目標空間信息分布情況的三維高光譜數(shù)據(jù)立方體。