高光谱成像仪的工作原理

高光谱成像仪原理

  高光谱成像仪器包括三个部分：光学系统、信号前端处理盒、数据采集记录系统、数据回放、预处理和高性能微机。该传感器能在可见光和近红外波段上获得数百个频段，其测量结果用图像表示。由光谱曲线构成的每一个像元都能更精确地得到目标的反射谱。

       利用超光谱成像技术提取的超光谱图像，使图像中的每一个象素生成近连续的光谱曲线，不但可以得到被测物体的空间信息，而且比多光谱数据获取更丰富的光谱数据信息。通过这些信息，可以产生复杂的模型，用来识别、分类和识别图像中的材料。

       超光谱成像系统通过超光谱成像，可以获取被测物体的空间、光谱和辐射信息。该信息既可以反映物理空间分布的图像特征，也可以通过单元获取其辐射强度和光谱特征。辐照、图象和光谱是高光谱图像的三大基本特征，而这三个特征的有机结合就是高光谱图像。

高光谱成像原理

高光谱成像的原理不是单一的，比如有光栅分光原理、声光可调谐滤波分光（AOTF）原理、AOTF系统组成、棱镜分光、芯片镀膜等。每个原理成像的方式也是不同的。

光栅分光原理

光栅分光原理是一种常用的高光谱成像原理。在这种原理下，光线经过光学系统后，通过光栅分光仪进行分光。光栅分光仪由一系列平行的直纹槽组成，可以将入射的多色光按照波长进行分离，并将不同波长的光线投射到不同的位置上。通过控制光栅的角度和位置，可以实现对不同波长光线的分光与成像。

声光可调谐滤波分光（AOTF）原理

AOTF系统由声光可调谐滤波器和成像器件组成。声光可调谐滤波器利用声光效应，通过声波与光波的相互作用，实现对光的频率选择性透过与反射。光线经过声光可调谐滤波器后，不同波长的光被选择性地通过或反射，从而实现对不同波长的分光与成像。

棱镜分光原理

利用棱镜的色散特性，将入射的多色光通过折射和反射分离，实现对多波长光线的分光与成像。

芯片镀膜

通过在图像传感器表面上添加特殊的镀膜，可以实现对不同波长光的选择性响应，从而达到高光谱成像的目的。

不同原理的高光谱成像方式具有各自的优点和适用范围。例如，光栅分光原理能够同时获取整个光谱信息，但成像速度较慢；AOTF原理可以实时选择不同波长的光进行成像，但需要配合特殊的声光可调谐滤波器；棱镜分光原理适用于较窄的波段范围，成像速度较快。

总体而言，高光谱成像的原理和方式多种多样，选择适合的原理和方式取决于具体的应用需求和成像要求。

高光谱成像仪的工作原理

高光谱成像仪将成像技术和光谱技术结合在一起，在探测物体空间特征的同时并对每个空间像元色散形成几十个到上百个波段带宽为10nm左右的连续光谱覆盖。

地面物体的反射光通过物镜成像在狭缝平面，狭缝作为光栏使穿轨方向地面物体条带的像通过，挡掉其他部分光。地面目标物的辐射能通过指向镜，由物收镜收集并通过狭缝增强准直照射到色散元件上，经色散元件在垂直条带方向按光谱色散，用会聚镜会聚成像在传感器使用的二维CCD面阵列探测元件被分布在光谱仪的焦平面上。焦平面的水平方向平行于狭缝，称空间维，每一行水平光敏元上是地物条带一个光谱波段的像；焦平面的垂直方向是色散方向，称光谱维，每一列光敏元上是地物条带一个空间采样视场(像元)光谱色散的像。这样，面阵探测器每帧图像数据就是一个穿轨方向地物条带的光谱数据，加上航天器的运动，以一定速率连续记录光谱图像，就得到地面二维图像及图形中各像元的光谱数据，即图像立方

体。

高光谱成像系统的工作原理

穿透式光栅分光技术与CCD影像获取技术结合，使快速获取影像光谱成为可能.

本系统采用了高动态范围高灵敏度的相机及宽波带得光谱仪，抗震性能好，功能齐全，可以应用在高空遥感，野外光谱成像目标识别，室内高光谱成像检测及显微光谱成像；

工作原理目标物的辐射能通过镜头收集并通过狭缝增强准直照射到分光元件上，经分光元件在垂直方向按光谱色散，经分光元件后成像在图像传感器上。水平方向平行于狭缝，称空间维，每一行水平光敏元上是一个光谱波段的像；垂直方向是色散方向，称光谱维，每一列光敏元上是一个空间采样视场（像元）光谱色散的像。这样，面阵探测器每帧图像数据就是一个水平方向的光谱数据，位移平台的运动以一定速率连续记录光谱图像，就得到二维光谱图像。

原理图