讓我們來深入了解下成像光譜儀
瀏覽次數：1502發布日期：2019-04-26
讓我們來深入了解下成像光譜儀
目前上正在迅速發展的一種新型傳感器稱為成像光譜儀，它是以多路、連續并具有高光譜分辨率方式獲取圖像信息的儀器。通過將傳統的空間成像技術與地物光譜技術有機地結合在一起，可以實現對同一地區同時獲取幾十個到幾百個波段的地物反射光譜圖像。
成像光譜儀基本上屬于多光譜掃描儀，其構造與CCD線陣列推掃式掃描儀和多光譜掃描儀相同，區別僅在于通道數多，各通道的波段寬度很窄。
70年代末80年代初，在研究歸納各種地物光譜特征的基礎上，形成這樣一個概念：如果能實現連續的窄波段成像，那么就有可能實現地面礦物的直接識別，由此產生了光譜和圖像結合為一體的成像光譜技術。1983 年美國噴氣推進實驗室研制出臺航空成像光譜儀（AIS-1），隨后包括中國在內的許多國家都研制成功了一系列成像光譜儀，其中有以線陣探測器為基礎的光機掃描型，有以面陣探測器為基礎的固態推掃型，也有以面陣探測器加光機的并掃型。
成像光譜儀按其結構的不同，可分為兩種類型。一種是面陣探測器加推掃式掃描儀的成像光譜儀，它利用線陣列探測器進行掃描，利用色散元件和面陣探測器完成光譜掃描。利用線陣列探測器及其沿軌道方向的運動完成空間掃描。
另一種是用線陣列探測器加光機掃描儀的成像光譜儀，它利用點探測器收集光譜信息，經色散元件后分成不同的波段，分別在線陣列探測器的不同元件上，通過點掃描鏡在垂直于軌道方向的面內擺動以及沿軌道方向的運動完成空間掃描，而利用線探測器完成光譜掃描。
成像光譜儀數據具有光譜分辨率*的優點，同時由于數據量巨大，難以進行存儲、檢索和分析。為解決這一問題，必須對數據進行壓縮處理，而且不能沿用常規少量波段遙感圖像的二維結構表達方法。圖像立方體就是適應成像光譜數據的表達而發展起來的一種新型的數據格式，它是類似撲克牌式的各光譜段圖像的疊合。立方體正面的圖像是一幅自己選擇的三個波段圖像合成，它是表示空間信息的二維圖像，在其下面則是單波段圖像疊合；位于立方體邊緣的信息表達了各單波段圖像邊緣各像元的地物輻射亮度的編碼值或反射率，這種圖像表示形式亦稱為影像立方體。
從幾何角度來說，成像光譜儀的成像方式與多光譜掃描儀相同，或與CCD線陣列傳感器相似，因此，在幾何處理時，可采用與多光譜掃描儀和CCD線陣列傳感器數據類似的方法。但目前，成像光譜儀只注重提高光譜分辨率，其空間分辨率卻較低(幾十甚至幾百米)。正是因為成像光譜儀可以得到波段寬度很窄的多波段圖像數據，所以它多用于地物的光譜分析與識別上。特別是，由于目前成像光譜儀的工作波段為可見光、近紅外和短波紅外，因此對于特殊的礦產探測及海色調查是非常有效的，尤其是礦化蝕變巖在短波段具有診斷性光譜特征。
成像光譜儀在高光譜測量的基礎上，具有圖譜合一的優勢，可以到葉片一個點去探測作物不同脅迫癥狀的特征，又可獲取受脅迫作物面狀的光譜信息，點面結合綜合地反映作物遭受脅迫的程度。所以，成像高光譜已經成為國內外研究的熱點，學者們利用高光譜成像技術定量化地提取作物所遭受的各種脅迫特征，根據高分辨率的圖像對葉片及葉片的局部區域進行分析，從而在更加微觀的尺度上進行機理探測研究。
正是因為成像光譜儀可以得到波段寬度很窄的多波段圖像數據，所以它多用于地物的光譜分析與識別上。特別是，由于成像光譜儀的工作波段為可見光、近紅外、短波紅外，因此對于特殊的礦產探測及海色調查是非常有效的，尤其是礦化蝕變巖在短波段具有診斷性和光譜特性。
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