讓我們來深入了解下成像光譜儀
瀏覽次數(shù)：1556發(fā)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(fā)展的一種新型傳感器稱為成像光譜儀，它是以多路、連續(xù)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(tǒng)的空間成像技術(shù)與地物光譜技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，可以實(shí)現(xiàn)對同一地區(qū)同時(shí)獲取幾十個(gè)到幾百個(gè)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(gòu)造與CCD線陣列推掃式掃描儀和多光譜掃描儀相同，區(qū)別僅在于通道數(shù)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(chǔ)上，形成這樣一個(gè)概念：如果能實(shí)現(xiàn)連續(xù)的窄波段成像，那么就有可能實(shí)現(xiàn)地面礦物的直接識別，由此產(chǎn)生了光譜和圖像結(jié)合為一體的成像光譜技術(shù)。1983 年美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室研制出臺航空成像光譜儀（AIS-1），隨后包括中國在內(nèi)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(chǔ)的光機(jī)掃描型，有以面陣探測器為基礎(chǔ)的固態(tài)推掃型，也有以面陣探測器加光機(jī)的并掃型。
成像光譜儀按其結(jié)構(gòu)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(jìn)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(yùn)動完成空間掃描。
另一種是用線陣列探測器加光機(jī)掃描儀的成像光譜儀，它利用點(diǎn)探測器收集光譜信息，經(jīng)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(diǎn)掃描鏡在垂直于軌道方向的面內(nèi)擺動以及沿軌道方向的運(yùn)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(shù)據(jù)具有光譜分辨率*的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于數(shù)據(jù)量巨大，難以進(jìn)行存儲、檢索和分析。為解決這一問題，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，而且不能沿用常規(guī)少量波段遙感圖像的二維結(jié)構(gòu)表達(dá)方法。圖像立方體就是適應(yīng)成像光譜數(shù)據(jù)的表達(dá)而發(fā)展起來的一種新型的數(shù)據(jù)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(gè)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(dá)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(shí)，可采用與多光譜掃描儀和CCD線陣列傳感器數(shù)據(jù)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?yàn)槌上窆庾V儀可以得到波段寬度很窄的多波段圖像數(shù)據(jù)，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(chǎn)探測及海色調(diào)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(chǔ)上，具有圖譜合一的優(yōu)勢，可以到葉片一個(gè)點(diǎn)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(diǎn)面結(jié)合綜合地反映作物遭受脅迫的程度。所以，成像高光譜已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，學(xué)者們利用高光譜成像技術(shù)定量化地提取作物所遭受的各種脅迫特征，根據(jù)高分辨率的圖像對葉片及葉片的局部區(qū)域進(jìn)行分析，從而在更加微觀的尺度上進(jìn)行機(jī)理探測研究。
正是因?yàn)?strong>成像光譜儀可以得到波段寬度很窄的多波段圖像數(shù)據(jù)，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(chǎn)探測及海色調(diào)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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