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1、光谱成像技术的分类光谱成像技术，有时乂称成像光谱技术，融合了光 谱技术和成像技术，交义涵盖了光谱学、光学、计算机技术、电子技术和精密机 械等多种学科，能够同时获得口标的两维空间信息和一维光谱信息。出现的光 谱成像仪的种类和数量己经具有较大规光谱成像技术发展到今天八分光原理和 重构理论模，因而可以从光谱分辨率、信息获取方式(扫描方式)等不同的视ASTER角对光谱成像技术进行分类。1基J光谱分辨率分类，高(Multi-spectral)光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同，可分为多光谱多光谱的谱段数一般只有儿 十个，spectral)o (Hyper- spectral)以及超光谱(Ultra光谱它
2、们的区别如表高光谱的 谱段数可达到儿百个，而超光谱一般指谱段数上千个。所示。1多、高、超光谱的 比较农1分类分辨率通道数光谱典型例子多光谱-1X10ETM 中305量级 Multi-spectral）-zAXTRIS10010 X 高光谱200虽级）（Hyper-spectral3GIFTS 超光谱一100010 X 10000 量级 Ultra-spectral ()2基于信息获取方式分类而现今的探测器最多能进行进行探测，“数据立方”光谱成像仪需要对三维. 二维探测。要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱 扫描。光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有：挥扫式(Whiskb
3、room)、推扫 式(Pushbroom)、凝视式(Staring)以及快照式(Snapshot)挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测，通过沿轨和穿 轨两个方向扫描获取完整的二维空间信息，其信息获取方式如图la所示。就是 通过挥扫成像VIRISAo推扫式光谱成像系统探测空间中一维线视场(图lb中的X方向)的光谱，通过沿 轨方向(Y方向)扫描实现二维空间信息的获取,芬兰国立技术研究中心实验。室 研制的AISA就是典型的推扫式成像光谱仪凝视式光谱成像系统可对固定窗口 U 标成像，采用滤光的方式分离并获取不同波段的图像信息，再将不同波段的图像 堆叠成“数据立方S如图lc中所示，该
4、类成像光谱仪实际上是采用光谱维扫描 的方式实现图谱“数据立方”的获取。快照式c凝视式：d推扫式典型的光谱成像过程：图1 a挥扫式；b它不需扫描便可获取三维图谱信息。快照式是一种新兴的图谱信息获取方式，利 快照式光谱成像技术实现方式主要有三种：一种是视场分割三维成像的方式， 用玻璃堆进视场分割，再利用分光器件将三维信息展开到二维平面进行面探测, 利用正交光栅等分光器件将三维信所示；第二种是计算层析的方式如图Id第三 种是孔径编码计算光谱再利用算法重构三维图谱；息层析投影到二维平面，5,通过孔径编码的形式引入讣算维，再进行分光得到编码的混合图成像的方式 谱信息，最后通过计算解码重构三维信息的孔径编
5、码讣算成像技术，其三维信息 获取方式如图2所示。2孔径编码计算光谱成像技术的信息获取方式图3基于分光原理分类要想探测每 个像素的光谱信息需进入光谱成像系统的图像信号均为复色光，对复色信号分光。 按照分光原理来划分，成像光谱技术可分为三类：色散型。和干涉型，滤光片 型(filtering)(interferometnc)(dispersh-e )棱镜分光是利用材料对色散型分光技术主 要包括棱镜分光和光栅分光两种。光栅分光则是利用衍射的原不同波长的光折射 率不同将复色光在主截面内散开；理将复色光在主截面内散开。滤光片型成像 光谱仪技术釆用滤光片作为分光器件，其种类形式多样，如滤光片轮、滤光片阵 列
6、、线性渐变滤光片、光楔滤光片等；另外还有两种经典的调。经滤光片 (LCTF)(AOTF)和液晶可调谐滤光片谐型滤光器，声光可调谐滤光片通过变换滤 光片或调谐滤光获取完整滤光，探测器获得的每帧图像为准单色图，的“数据 立方通过探测U标的干涉干涉型成像光谱技术也称作傅里叶变换光谱成像技 术，干涉型成像光谱技术按照探测模式可图并利用傅里叶变换计算获得光谱信 息。，3a) Michelson分为三类：一是时间调制型，其主要的结构原型是干涉仪(如 图其典型的结构是二是空间调制型，利用动镜扫描干涉实现光谱信息的相干探 测。，利用空域的干涉图获得光谱3bSagnac以干涉仪(三角共光路)系统(如图) 信息，
7、此类干涉型光谱仪有狭缝，不需要动镜扫描。三是时空混合调制型，其典. 型的结构有三角共路系统和双折射晶体偏振干涉系统(如图3c),这类系统既无 狭缝乂无动镜，通过推扫实现全部空间的干涉图样获取。干涉型成像光谱技术按 有无运动装置可分为静态型和动态型，其中时间调制型为动态，空间调制型和时 空混合调制型为静态。空间调制型；时间调制型：b3三种典型的干涉成像光谱仪工作原理图：a图c时空混合调制 型 参考文 airbome the Imaging spectroscopy and al. Eastwood M L, Sarture C M, et O, ljGreenR1RIS)J. Remote Se
8、nsing of Environment, 199& 65(3): visible/infibred imaging spectrometer (A248.227-2Okkonen J. Aikio M. Airborne imaging spectrometer for applications (AISA)C/Geoscienceand Remote Sensing Symposium, 1993. IGARSS93. Better Understanding of Earth Environment.,481.International. IEEE, 1993: 479-3Gao L.
9、Kester R T. Tkaczyk T S. Compact linage Slicing Spectrometer (ISS) for hyperspectral 12308.fluorescence microscopy J. Optics express, 2009. 17(15): 12293computed a prism al. Faceted grating for et Aumiller Jones CmvenNI 4Kudenov W, J R,16.-044002-1 -tomographic imaging spectrometer J. Optical Engine
10、ering. 2012, 51(4): 044002.5 Wagadarikar A A, Pitsianis N R Sun X、et al. Spectral image estimation for coded aperture snapshot spectral imagersCFOptical Engineerings Applications. International Society for Optics and Photonics, 2008: 707602-707602-15.6 Persky M J. A review of spaceborne infrared Fourier transform spectrometers for remote4797.-sen$ingJ, Review of Scientific Instruments. 1995, 66(10): 4763
