多光譜相機(jī)的那些事~

閱讀：1788發(fā)布時間：2021-9-17

　　隨著光譜技術(shù)的發(fā)展,，光譜分辨率和空間分辨率等方面都有了很大的提升,，應(yīng)用的域也越來越廣泛,，尤其是遙感觀測域，對數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求很高,，時至今日人們已經(jīng)研究出了很多技術(shù)手段來獲取物質(zhì)的光譜信息,，有棱鏡分光光譜儀，濾光片光譜儀,、衍射光柵光譜儀,、傅里葉變換光譜儀等。

　　光譜儀的工作原理

　　棱鏡光譜儀：是通過折射原理運(yùn)用棱鏡將復(fù)色光色散成空間上分離且連續(xù)的譜線,。

　　濾光片光譜儀：是利用不同中心波長窄帶濾光片將所探測光線分離出光譜進(jìn)行研究,。

　　衍射光柵光譜儀：是利用多縫衍射將復(fù)色光分解成空間分離連續(xù)的光譜譜線。

　　傅里葉變換光譜儀：又叫干涉光譜儀,，可分為分波前法和分振幅法原理,，它是將所得干涉圖通過傅里葉變換的方法得到應(yīng)對光譜信息，在天文學(xué),、氣候監(jiān)測,、大氣科學(xué)等域都得到了廣泛的應(yīng)用。

　　光譜成像的掃描方式

　　揮掃方式：利用線陣探測器來獲取光譜信息,，因此需要利用機(jī)械掃描反射鏡和平臺運(yùn)動配合獲取目標(biāo)的空間信息,，優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單，定為方便,，精度高,，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性高。

　　凝視方式：在每個成像周期,，通過面陣探測器始終對準(zhǔn)同區(qū)域的目標(biāo)成像,，比較常見的有可調(diào)諧濾光片型和快照型。

　　推掃方式：面陣探測器同時獲取目標(biāo)空間信息和光譜信息,，隨著平臺運(yùn)動,，相機(jī)在沿軌方向掃描從而獲取目標(biāo)的部光譜數(shù)據(jù)立方體，傳統(tǒng)的色散,、干涉型光譜成像儀,，基本都是采用此方法，優(yōu)點(diǎn)是無機(jī)械掃描結(jié)構(gòu),，實(shí)用性強(qiáng),、可靠性強(qiáng)。

　　多光譜相機(jī)的數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

　　光學(xué)系統(tǒng)是多光譜相機(jī)的核心,，其傳遞函數(shù),、相面照度、畸變等都會影響成像的質(zhì)量，通常相機(jī)的傳遞函數(shù)分為靜態(tài)函數(shù)和動態(tài)傳遞函數(shù),。靜態(tài)傳遞函數(shù)由光學(xué)系統(tǒng)傳遞函數(shù)和探測器尺寸相關(guān)的傳遞函數(shù)的乘積決定,，動態(tài)傳遞函數(shù)是相機(jī)工作時的傳遞函數(shù)，主要由靜態(tài)傳遞函數(shù),、成像傳遞函數(shù)和環(huán)境相關(guān)的傳遞函數(shù)等決定,，傳遞函數(shù)值變差表示圖像高頻部分分辨率降低，光學(xué)系統(tǒng)的光能量決定了光學(xué)系統(tǒng)的能量特性,；相面照度會影響對比度,；光學(xué)畸變是由各視場橫向放大率的不同，會造成相似度降低,，影響定位精度,。

　　多光譜相機(jī)的數(shù)據(jù)處理

　　多光譜相機(jī)分割出八個區(qū)域，分別獲得目標(biāo)的個譜段影像,，通過搭載在無人機(jī)上推掃來獲取原始影像,，為獲得單譜段影響，需要進(jìn)行譜段拼接處理,，由于姿態(tài)等因素的影響,，各譜段間的圖像需要進(jìn)行空間位置的精配準(zhǔn)。多光譜相機(jī)的數(shù)據(jù)處理包括：輻射度校正,、幾何修正,、影響配準(zhǔn)拼接、光譜輻射定標(biāo),。

　　幾何修正

　　多光譜相機(jī)在工作過程中,，由于各種因素的影響，獲得的影響本身的幾何形狀與其對應(yīng)的形狀往往是不致的,，使影響產(chǎn)生了幾何形狀或位置的失真,，我們稱為幾何畸變。其主要表現(xiàn)形式擠壓,、扭曲,、伸展、和位移等等,，這種畸變是隨機(jī)產(chǎn)生的,。盡管畸變的原因有很多種，但大部分畸變可通過幾何修正來消除,。

　　輻射度校正

　　多光譜相機(jī)獲得的原始數(shù)據(jù)直接來自于CCD探測器，其存在暗電流和像元間響應(yīng)的不致性,，在數(shù)據(jù)處理過程中,，將直接利用暗電流噪聲數(shù)據(jù)和像元間響應(yīng)不致性數(shù)據(jù)，進(jìn)行輻射度校正,。

　　光譜輻射校正

　　在處理的到的多光譜相機(jī)各單譜段影像之后,，還需要對其進(jìn)行光譜輻射校正,。

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