光譜成像儀將成像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合在一起, 在探測(cè)物體空間特征 的同時(shí)并對(duì)每個(gè)空間像元 色散形成幾十個(gè)到上百個(gè)波段帶寬為 10nm 左右的連 續(xù)光譜覆蓋,。 它以高光譜分辨率獲取景物或目標(biāo)的高 光譜圖像,。 在陸地、 大氣,、 海洋等領(lǐng)域的研究觀測(cè)中有廣泛的應(yīng)用,。
高光譜成像儀–概述
高光譜成像儀是 20 世紀(jì) 80 年代開始在多光譜遙感成像技術(shù) 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的, 它以高光譜分辨率獲取景物或目標(biāo)的高光譜圖像, 在航空、 航天器上進(jìn)行陸地,、 大氣,、 海洋等觀測(cè)中有廣泛的應(yīng)用, 高光譜成像儀可 以應(yīng)用在地物分類、 地物識(shí)別,、 地物特征信息的提取,。 建立目標(biāo)的高光譜遙感信息處理和定量化分析模型后,可提高高光譜數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化和智能化水平。由于高光譜成像儀高光譜分辨率的巨大優(yōu)勢(shì), 在空間對(duì)地觀測(cè)的同時(shí)獲取眾多連續(xù)波段的地物光譜圖像, 達(dá)到從空間直接識(shí)別地球表面物質(zhì)的目的, 成為遙感領(lǐng)域的一大熱點(diǎn), 正在成為當(dāng)代空間對(duì)地觀測(cè)的主要技術(shù)手段,。 地面上采用高光譜成像光譜儀也取得了很大的成果, 如科學(xué)研究,、工農(nóng)林業(yè)環(huán)境保護(hù)等方面。
高光譜成像光譜儀主要性能參數(shù)是:
a.噪聲等效反射率差(NE ? p ),體現(xiàn)為信噪比(SNR ),。
b.瞬時(shí)視場(chǎng)角(IFOV ),體現(xiàn)為地面分辨率,。
c.光譜分辨率,直觀地表現(xiàn)為波段多少和波段譜寬。
高光譜分辨率遙感信息分析處理, 集中于光譜維上進(jìn)行圖象信息的展開和定 量分析,其圖象處理模式 的關(guān)鍵技術(shù)有:
a.超多維光譜圖象信息的顯示,如圖像立方體的生成;
b.光譜重建,即成像光 譜數(shù)據(jù)的定標(biāo),、定量化和大氣糾正模型與算法,依 此實(shí)現(xiàn)成像光譜信息的圖象 -光譜轉(zhuǎn)換;
c.光譜編碼, 尤 其指光譜吸收位置,、 深度、 對(duì)稱性等光譜特征參數(shù)的算法;
d.基于光譜數(shù)據(jù)庫的地物光譜匹配識(shí)別算法;
e.混合光譜分解模型;
f.基于光譜模型的地表生物物理化學(xué)過程與參數(shù)的識(shí)別和反演算法,。
高光譜分辨率成像光譜遙感起源于地質(zhì)礦物識(shí)別填圖研究,逐漸擴(kuò)展為植被生態(tài),、海洋海岸水色、冰 雪,、土壤以及大氣的研究中,。高光譜成像儀的基本原理。
1,、系統(tǒng)工作原理與結(jié)構(gòu):高高光譜成像光譜儀將成像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合在一 起,在探測(cè)物體空間特 征的同時(shí)并對(duì)每個(gè)空間像元色散形成幾十個(gè)到上百個(gè)波 段帶寬為 10nm 左右的連續(xù)光譜覆蓋,。 根據(jù)高光譜成像光譜儀的掃描方式,其工作原理也不盡相同, 作為光學(xué)成像儀成像的一個(gè)例子,這里簡(jiǎn)述一下焦平面探測(cè)器推掃成像原理。
a.系統(tǒng)工作原理:焦平面探測(cè)器推掃成像原理,地面物體的反射光通過物鏡成像在狹縫平面,狹 縫作為光欄使穿軌方向地面物體條帶的像通過,擋掉其他部分光,。地面目標(biāo)物的輻射能通過指向鏡,由物 鏡收集并通過狹縫增強(qiáng)準(zhǔn)直照射到色散元件上, 經(jīng)色散元件在垂直條帶方向按光譜色散, 用會(huì)聚鏡會(huì)聚成像在傳感器使用的二維 CCD 面陣列探測(cè)元件被分布在光譜儀的焦平面上,。焦平面 的水平方向平行于狹縫, 稱空間維,每一行水平光敏元上是地物條帶一個(gè)光譜波段的像;焦平面的垂直方向是色散方向,稱光譜維, 每一列光敏元上是地物。
條帶一個(gè)空間采樣視場(chǎng) (像元 ) 光譜色散的像,。 這樣, 面陣探測(cè)器每幀圖像數(shù)據(jù)就 是 一個(gè)穿軌方向地物條帶的光譜數(shù)據(jù),連續(xù)記錄光譜圖像,就得到地面二維圖 像,。
b.高光譜成像光譜儀數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)構(gòu)成:高光譜成像光譜儀由光學(xué)系統(tǒng),、信 號(hào)前端處理盒、數(shù)據(jù) 采集記錄系統(tǒng)三部分組成,。數(shù)據(jù)的回放及預(yù)處理通過 軟件在高性能的微機(jī)上完成,。軟件具有如下功能:數(shù)據(jù)備份;快速回放;數(shù)據(jù) 規(guī)整和格式轉(zhuǎn)換;圖像分割截取;標(biāo)準(zhǔn)格式的圖像數(shù)據(jù)生成等。
高光譜成像光譜儀的應(yīng)用
高光譜成像光譜儀的應(yīng)用范圍遍及化學(xué),、物理學(xué),、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域,。目 前,高光譜成像光譜 儀在土地利用,、農(nóng)作物生長(zhǎng)、分類,病蟲害檢測(cè),海洋水 色測(cè)量,城市規(guī)劃,、石油勘探,、地芯地貌及軍事 目標(biāo)識(shí)別等方面都有著很廣泛 和深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。
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