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高光谱成像技术进展(光电检测技术大作业).docx
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高光谱成像技术进展(光电检测技术大作业).docx
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高光谱成像技术进展
By 130405100xx
一.高光谱成像技术的简介
高光谱成像技术的出现是一场革命,尤其是在遥感界。它使本来在宽波段
不可探测的物质能够被探测,其重大意义已得到世界公认。高光谱成像技术光
谱分辨率远高于多光谱成像技术,因此高光谱成像技术数据的光谱信息更加详
细,更加丰富,有利于地物特征分析。有人说得好,如果把多光谱扫描成像的
MSS ( multi-spectral scanner) 和 TM( thematic mapper) 作为遥感技术
开展的第一代和第二代的话, 那么高光谱成像( hyperspectral imagery) 技术
那么是第三代的成像技术。
高光谱成像技术的具体定义是在多光谱成像的根底上,从紫外到近红外
〔200-2500nm〕的光谱围,利用成像光谱仪,在光谱覆盖围的数十或数百条
光谐波段对目标物体连续成像。在获得物体空间特征成像的同时,也获得了被
测物体的光谱信息。
〔一〕高光谱成像系统的组成和成像原理
而所谓高光谱图像就是在光谱维度上进展了细致的分割,不仅仅是传统所
谓的黑、白或者 R、G、B 的区别,而是在光谱维度上也有 N 个通道,例如:
我们可以把 400nm-1000nm 分为 300 个通道。因此,通过高光谱设备获取
到的是一个数据立方,不仅有图像的信息,并且在光谱维度上进展展开,结果
不仅可以获得图像上每个点的光谱数据,还可以获得任一个谱段的影像信息。
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目前高光谱成像技术开展迅速,常见的包括光栅分光、声光可调谐滤波分
光、棱镜分光、芯片镀膜等。下面分别介绍下以下几种类别:
(1)光栅分光光谱仪
空间中的一维信息通过镜头和狭缝后,不同波长的光按照不同程度的弯散
传播,这一维图像上的每个点,再通过光栅进展衍射分光,形成一个谱带,照
射到探测器上,探测器上的每个像素位置和强度表征光谱和强度。一个点对应
一个谱段,一条线就对应一个谱面,因此探测器每次成像是空间一条线上的光
谱信息,为了获得空间二维图像再通过机械推扫,完成整个平面的图像和光谱
数据采集。如下列图所示。
经过狭缝的光由于不同波长照射到不同的探测器像元上,光能量很低,因
此需要选择高灵敏相机,同时需要加光源。例如系统如下:
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光源相机〔成像光谱仪+ccd〕装备有图像采集卡的计算机是高光谱成像技
术 的 硬 件 组 成 , 其 光 谱 的 覆 盖 围 为 200-400nm , 400-1000nm , 900-
1700nm,1000-2500nm。其中光谱相机的主要组成局部为准直镜,光栅光
谱仪,聚焦透镜以与面阵 ccd。
其扫描过程是当 ccd 探测器在光学焦面的垂直方向上做横向扫描〔x〕,当
横向的平行光垂直入射到投身光栅是就形成了光栅光谱,这是像元经过高光谱
仪在 ccd 上得出的数据,它的横向式 x 方向上的像素点也就是扫描的象元,它
的总像是各像元对应的信息。在检测系统输送前进是排列的他测器完成纵向扫
面〔y〕。综合扫描信息即可得到物体的三围高光谱数据。
(2)声光可调谐滤波分光〔AOTF〕光谱仪
AOTF 由声光介质、换能器和声终端三局部组成。射频驱动信号通过换能器
在声光介质鼓励出超声波。改变射频驱动信号的频率,可以改变 AOTF 衍射光
的波长,从而实现电调谐波长的扫描。
最常用的 AOTF 晶体材料为 TeO2 即非共线晶体,也就是说光波通过晶体之
后以不同的出射角传播。如上图所示:在晶体前端有一个换能器,作用于不同
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beibeidzh
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