光譜成像技術,有時又稱成像光譜技術,融合了光譜技術和成像技術,交叉涵蓋了光譜學、光學、計算機技術、電子技術和精密機械等
多種學科,能夠同時獲得目標的兩(liang) 維空間信息和一維光譜信息。
光譜成像技術發展到今天,出現的光譜成像儀(yi) 的種類和數量己經具有較大規模,因而可以從(cong) 光譜分辨率、信息獲取方式(掃描方式)、
分光原理和重構理論等不同的視角對光譜成像技術進行分類。
多光譜,高光譜,超光譜,這些在光譜成像領域大家耳熟能詳的名詞看起來僅(jin) 一字之差,實際上他們(men) 到底會(hui) 有什麽(me) 樣的區別呢,我們(men) 來看下麵這個(ge) 表格
多、高、超光譜的比較
從(cong) 圖中我們(men) 可以看出所謂的多光譜,高光譜,超光譜三者之間的區別主要在於(yu) 在相同波段下光譜的分辨率以及光譜通道個(ge) 數。就拿可見
光波段380nm-780nm來說,多光譜的光譜分辨率一般在幾十個(ge) nm左右,通道數隻有幾個(ge) ,通常情況下通道數不會(hui) 超過10個(ge) 。高光譜
的光譜分辨率一般都在幾個(ge) nm的水平,通道數一般都在上百個(ge) 。對於(yu) 超光譜來說,光譜分辨率都在一個(ge) 納米一下,因為(wei) 光譜分辨率很
高,所以通道一般都是連續的,通道數都會(hui) 很高。
在分光原理上,多光譜,高光譜,超光譜三者也是不相同的,多光譜由於(yu) 通道數較少,一般都采用帶通濾色片的方法,一般常見的有
用濾色片轉輪,或者多個(ge) 相機通道,每個(ge) 通道使用不同的濾色片(如下圖)
近些年還有一種新的多光譜技術是基於(yu) 相機sensor的像素點鍍膜的技術,在相機的每個(ge) 像素點上進行鍍膜,相當於(yu) 給相機的每個(ge) 像素
點都加上了微型的濾色片
上圖我們(men) 可以明顯的看出基於(yu) 鍍膜的多光譜成像設備在體(ti) 積和重量上相比於(yu) 傳(chuan) 統的多光譜成像設備有無可比擬的優(you) 勢,不過基於(yu) 鍍膜的
多光譜成像設備也有其劣勢,由於(yu) 每個(ge) 像素點的鍍膜不同,不同像素點對應不同波長通道,使得單通道的像素點減少,圖像的空間分辨
率會(hui) 有所下降。基於(yu) 多通道的多光譜成像設備和像素點鍍膜的多光譜設備由於(yu) 這兩(liang) 種設備的體(ti) 積和重量都非常的小巧,十分適合於(yu) 搭載
在無人機設備上使用。
傳(chuan) 統的高光譜成像係統的實現是依靠於(yu) 聲光可調諧濾波器(Acousto-Optic Tunable Fliter)
或者液晶可調諧濾波器(Liquid-Crystal tunable Fliter)
這些圖片都隻是濾波器件,並不是完整的高光譜成像設備,還缺少相應的鏡頭,接口,成像相機,電路等組成部分,高光譜成像設備雖
然在光譜方麵比起多光譜設備有了飛躍性的提升,但其體(ti) 積,重量以及價(jia) 格都比多光譜設備高出不少。而且由於(yu) 重量過重,一般都隻是
在地麵上使用高光譜設備,不會(hui) 去搭載到空中去使用。
超光譜設備一般都是基於(yu) 光柵單色儀(yi) 實現的,其中根據使用光柵種類的不同又分為(wei) 普通光柵單色儀(yi) 也就是機械刻劃的光柵單色儀(yi) 的超光
譜成像係統
和基於(yu) 體(ti) 布拉格光柵(VBG)的單色儀(yi) (LLTF)製成的超光譜成像係統
這兩(liang) 類的超光譜具有超高的光譜分辨率,所以通道數對於(yu) 這兩(liang) 類設備一般沒有太大的意義(yi) ,大家比較常見的都是比較光譜分辨率和使用
波段,這兩(liang) 種之間又會(hui) 有一些差異, 基於(yu) 刻劃光柵的超光譜的光譜分辨率的極限會(hui) 比基於(yu) 體(ti) 布拉格光柵的超光譜的光譜分辨率還要
高,一般而言刻劃光柵的超光譜分辨率最好的情況下可以到0.02nm-0.05nm這個(ge) 數量級的水平,體(ti) 布拉格光柵的超光譜極限分辨率一
般都在0.6-2nm這個(ge) 水平,雖然在光譜分辨率極限上刻劃光柵類型的超光譜設備有優(you) 勢,但在相同的光譜分辨率下,體(ti) 布拉格光柵的成
像設備在通光量要比機械刻劃光柵的成像設備高2-3倍。在體(ti) 積和重量上,超光譜設備比高光譜設備還要大和重,相應的價(jia) 格也會(hui) 高不
少,由於(yu) 成像原理的使得超光譜成像時間一般都會(hui) 比較長,並且儀(yi) 器防震性一般,超光譜設備一般都是在實驗室環境來進行使用。
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