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【中國儀器網(wǎng) 解決方案】光譜成像技術(shù)，有時又稱成像光譜技術(shù)，融合了光譜技術(shù)和成像技術(shù)，交叉涵蓋了光譜學、光學、計算機技術(shù)、電子技術(shù)和精密機械等多種學科，能夠同時獲得目標的兩維空間信息和一維光譜信息。
光譜成像技術(shù)發(fā)展到今天，出現(xiàn)的光譜成像儀的種類和數(shù)量己經(jīng)具有較大規(guī)模，因而可以從光譜分辨率、信息獲取方式(掃描方式)、分光原理和重構(gòu)理論等不同的視角對光譜成像技術(shù)進行分類。
基于光譜分辨率分類
光譜成像技術(shù)針對光譜分辨能力的不同，可分為多光譜(Multi-spectral)，高光譜(Hyper- spectral)以及超光譜(Ultra-spectral)。多光譜的譜段數(shù)一般只有幾十個，高光譜的譜段數(shù)可達到幾百個，而超光譜一般指譜段數(shù)上千個。
基于信息獲取方式分類
光譜成像儀需要對三維“數(shù)據(jù)立方”進行探測，而現(xiàn)今的探測器多能進行二維探測。要想獲得完整的三維數(shù)據(jù)，理論上至少需增加一維的空間掃描或光譜掃描。光譜成像技術(shù)獲取圖譜信息的主要方式有：揮掃式(Whiskbroom )、推掃式(Pushbroom)、凝視式(Staring)以及快照式(Snapshot)。
揮掃式成像光譜儀的光譜成像系統(tǒng)只對空間中某點進行光譜探測，通過沿軌和穿軌兩個方向掃描獲取完整的二維空間信息。、
推掃式光譜成像系統(tǒng)探測空間中一維線視場的光譜，通過沿軌方向(Y方向)掃描實現(xiàn)二維空間信息的獲取，芬蘭國立技術(shù)研究中心實驗室研制的AISA就是典型的推掃式成像光譜儀。
凝視式光譜成像系統(tǒng)可對固定窗口目標成像，采用濾光的方式分離并獲取不同波段的圖像信息，再將不同波段的圖像堆疊成“數(shù)據(jù)立方”。該類成像光譜儀實際上是采用光譜維掃描的方式實現(xiàn)圖譜“數(shù)據(jù)立方”的獲取。
快照式是一種新興的圖譜信息獲取方式，它不需掃描便可獲取三維圖譜信息?？煺帐焦庾V成像技術(shù)實現(xiàn)方式主要有三種：一種是視場分割三維成像的方式，利用玻璃堆進視場分割，再利用分光器件將三維信息展開到二維平面進行面探測；第二種是計算層析的方式，利用正交光柵等分光器件將三維信息層析投影到二維平面，再利用算法重構(gòu)三維圖譜；第三種是孔徑編碼計算光譜成像的方式，通過孔徑編碼的形式引入計算維，再進行分光得到編碼的混合圖譜信息，后通過計算解碼重構(gòu)三維信息的孔徑編碼計算成像技術(shù)。
基于分光原理分類
進入光譜成像系統(tǒng)的圖像信號均為復色光，要想探測每個像素的光譜信息需對復色信號分光。按照分光原理來劃分，成像光譜技術(shù)可分為三類：色散型(dispersive )，濾光片型(filtering)和干涉型(interferometric)。
色散型分光技術(shù)主要包括棱鏡分光和光柵分光兩種。棱鏡分光是利用材料對不同波長的光折射率不同將復色光在主截面內(nèi)散開；光柵分光則是利用衍射的原理將復色光在主截面內(nèi)散開。
濾光片型成像光譜儀技術(shù)采用濾光片作為分光器件，其種類形式多樣，如濾光片輪、濾光片陣列、線性漸變?yōu)V光片、光楔濾光片等；另外還有兩種經(jīng)典的調(diào)諧型濾光器，聲光可調(diào)諧濾光片(AOTF)和液晶可調(diào)諧濾光片(LCTF)。經(jīng)濾光片濾光，探測器獲得的每幀圖像為準單色圖，通過變換濾光片或調(diào)諧濾光獲取完整的“數(shù)據(jù)立方”。
干涉型成像光譜技術(shù)也稱作傅里葉變換光譜成像技術(shù)，通過探測目標的干涉圖并利用傅里葉變換計算獲得光譜信息。干涉型成像光譜技術(shù)按照探測模式可分為三類：一是時間調(diào)制型，其主要的結(jié)構(gòu)原型是Michelson干涉儀，利用動鏡掃描干涉實現(xiàn)光譜信息的相干探測。二是空間調(diào)制型，其典型的結(jié)構(gòu)是以Sagnac干涉儀(三角共光路)系統(tǒng)，利用空域的干涉圖獲得光譜信息，此類干涉型光譜儀有狹縫，不需要動鏡掃描。三是時空混合調(diào)制型，其典型的結(jié)構(gòu)有三角共路系統(tǒng)和雙折射晶體偏振干涉系統(tǒng)，這類系統(tǒng)既無狹縫又無動鏡，通過推掃實現(xiàn)全部空間的干涉圖樣獲取。干涉型成像光譜技術(shù)按有無運動裝置可分為靜態(tài)型和動態(tài)型，其中時間調(diào)制型為動態(tài)，空間調(diào)制型和時空混合調(diào)制型為靜態(tài)。
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