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。 它以高光谱分辨率获取景物或目标的高 光谱图像。 在陆地、 大气、 海洋等领域的研究观测中有广泛的应用。 高光谱成像仪–概述
高光谱成像仪是 20 世纪 80 年代开始在多光谱遥感成像技术 的基础上发展起来的, 它以高光谱分辨率获取景物或目标的高光谱图像, 在航空、 航天器上进行陆地、 大气、 海洋等观测中有广泛的应用, 高光谱成像仪可 以应用在地物分类、 地物识别、 地物特征信息的提取。 建立目标的高光谱遥感信息处理和定量化分析模型后,可提高高光谱数据处理的自动化和智能化水平。由于高光谱成像仪高光谱分辨率的巨大优势, 在空间对地观测的同时获取众多连续波段的地物光谱图像, 达到从空间直接识别地球表面物质的目的, 成为遥感领域的一大热点, 正在成为当代空间对地观测的主要技术手段。 地面上采用高光谱成像光谱仪也取得了很大的成果, 如科学研究、工农林业环境保护等方面。
高光谱成像光谱仪主要性能参数是:
a.噪声等效反射率差(ne ? p ),体现为信噪比(snr )。
b.瞬时视场角(ifov ),体现为地面分辨率。
c.光谱分辨率,直观地表现为波段多少和波段谱宽。
高光谱分辨率遥感信息分析处理, 集中于光谱维上进行图象信息的展开和定 量分析,其图象处理模式 的关键技术有:
a.超多维光谱图象信息的显示,如图像立方体的生成;
b.光谱重建,即成像光 谱数据的定标、定量化和大气纠正模型与算法,依 此实现成像光谱信息的图象 -光谱转换;
c.光谱编码, 尤 其指光谱吸收位置、 深度、 对称性等光谱特征参数的算法;
d.基于光谱数据库的地物光谱匹配识别算法;
e.混合光谱分解模型;
f.基于光谱模型的地表生物物理化学过程与参数的识别和反演算法。
高光谱分辨率成像光谱遥感起源于地质矿物识别填图研究,逐渐扩展为植被生态、海洋海岸水色、冰 雪、土壤以及大气的研究中。高光谱成像仪的基本原理。
1、系统工作原理与结构:高高光谱成像光谱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。 根据高光谱成像光谱仪的扫描方式,其工作原理也不尽相同, 作为光学成像仪成像的一个例子,这里简述一下焦平面探测器推扫成像原理。
a.系统工作原理:焦平面探测器推扫成像原理,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 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,连续记录光谱图像,就得到地面二维图 像。
b.高光谱成像光谱仪数据获取系统构成:高光谱成像光谱仪由光学系统、信 号前端处理盒、数据 采集记录系统三部分组成。数据的回放及预处理通过 软件在高性能的微机上完成。软件具有如下功能:数据备份;快速回放;数据 规整和格式转换;图像分割截取;标准格式的图像数据生成等。
高光谱成像光谱仪的应用
高光谱成像光谱仪的应用范围遍及化学、物理学、生物学、医学等多个领域。目 前,高光谱成像光谱 仪在土地利用、农作物生长、分类,病虫害检测,海洋水 色测量,城市规划、石油勘探、地芯地貌及军事 目标识别等方面都有着很广泛 和深远的应用前景。