高光譜成像儀按照掃描方式和分光器件的不同可以分為哪些類型?
發(fā)布時(shí)間:2023-09-28
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高光譜成像儀?作為一種光電檢測儀器,在獲取目標(biāo)對(duì)象外在的圖像信息同時(shí),可以探測圖像上每一點(diǎn)的光譜反射率,有效實(shí)現(xiàn)了“圖譜合一”,能夠在線獲取目標(biāo)的內(nèi)外部信息,具有無損、快速、識(shí)別精度高的優(yōu)勢。那么,高光譜成像儀按照掃描方式和分光器件的不同可以分為哪些類型?本文為大家做了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!
高光譜成像儀作為一種光電檢測儀器,在獲取目標(biāo)對(duì)象外在的圖像信息同時(shí),可以探測圖像上每一點(diǎn)的光譜反射率,有效實(shí)現(xiàn)了“圖譜合一”,能夠在線獲取目標(biāo)的內(nèi)外部信息,具有無損、快速、識(shí)別精度高的優(yōu)勢。那么,高光譜成像儀按照掃描方式和分光器件的不同可以分為哪些類型?本文為大家做了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!
高光譜成像儀按照掃描方式不同的分類:
光譜成像系統(tǒng)根據(jù)掃描方式即光譜圖像采集方式的不同分類,可分成撣掃式成像光譜儀、推掃式成像光譜儀和凝采式成像光譜儀三種類型。
撣掃式成像光譜儀的成像原理圖如下圖所示,其核心元件是線陣探測器,它能使不同波長的入射光照射到線陣探測器件上。對(duì)于地面某一特定時(shí)刻視場內(nèi)的入射光和經(jīng)過分光元件分光后各波長的光強(qiáng)度能同時(shí)探測到,當(dāng)傳感器平臺(tái)向運(yùn)動(dòng)方向前進(jìn)時(shí)每一個(gè)像元逐點(diǎn)成像,并獲得連續(xù)的、窄波段的光譜圖像。
推掃式成像光譜儀的成像原理圖如下圖所示,圖中的面陣列探測器是二維的,一維是光譜維,一維是空間維,工作方式為推掃式,在探測過程中,地面待測目標(biāo)的反射光或者自發(fā)輻射光經(jīng)過色散元件后分散成一段段窄波段并聚焦到面陣排列的探測器上。一次掃描可以獲得一個(gè)空間方向和光譜方向的二維圖像,然后再在飛行方向以一定的速度移動(dòng)就可以得到完整的三維立體圖像。使用推掃式的方法進(jìn)行成像,攝像時(shí)間長,明顯提高了該系統(tǒng)的空間分辨率和靈敏度。
高光譜成像儀按照分光器件不同的分類:
成像光譜儀的核心元件-分光器件,其發(fā)展過程從最開始的色散棱鏡到隨后的衍射光柵,之后從采用干涉調(diào)制元件再到可調(diào)諧濾光器的廣泛應(yīng)用,分別對(duì)應(yīng)分光器件的三大類型:色散型成像光譜儀、干涉型成像光譜儀和可調(diào)諧濾光器型成像光譜儀。
色散型成像光譜儀作為最開始使用的成像光譜儀,是一種常見的成像光譜儀,它的分光元件是三棱鏡或者光柵,如上圖所示,上圖不僅是推掃式成像光譜儀的原理圖,也是色散型成像光譜儀的成像原理圖,其中的分光元件使用的就是色散元件(三棱鏡或者光柵)。自然光照射到地面目標(biāo)物后,目標(biāo)物體反射的光通過指向鏡的反射成像在物鏡后面的狹縫平面上,形成的像能夠穿過該狹縫,但是其他的干擾光比如環(huán)境光不能通過狹縫,因此地面目標(biāo)物體形成的像經(jīng)過狹縫后將獲得一維的空間信息。在經(jīng)過狹縫后,地面目標(biāo)物形成的一條一條的像經(jīng)過擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡后照射到分光元件(色散元件為棱鏡或者光柵),經(jīng)過色散元件色散后再由像鏡會(huì)聚為一條條的光譜像并且將這些光譜像成像到面陣列探測器上。
在基于光的干涉原理基礎(chǔ)上,干涉型成像光譜儀利用干涉圖和復(fù)原光譜之間的傅里葉變換關(guān)系,再計(jì)算兩者的傅里葉積分從而得到被測對(duì)象的光譜信息。干涉型成像光譜儀根據(jù)調(diào)制方式的不同可分為兩大類,一類是基于邁克爾遜干涉儀的時(shí)間調(diào)制型干涉成像光譜儀,另一類是基于橫向剪切干涉儀的空間調(diào)制型干涉成像光譜儀。
可調(diào)諧濾光器型成像光譜儀在近幾年來得到了快速的發(fā)展,它的原理是將可調(diào)諧濾光器放在探測器前,通過調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾光器的透過波長以獲得不同波長的光譜圖像,其基本成像系統(tǒng)如下圖所示。
可調(diào)諧濾光器可分為聲光可調(diào)諧濾光器(AOTF)和液晶可調(diào)諧濾光器(LCTF)兩種。AOTF是根據(jù)各向異性雙折射晶體聲光衍射的原理制成的,LCTF是根據(jù)偏振光的干涉原理制成的。
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