光譜成像技術(shù)的特點和分類

光譜成像技術(shù)是將傳統(tǒng)的二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起從而獲得數(shù)據(jù)立方體的一門新興技術(shù)，具有空間可識別性、超多波段、光譜分辨率高以及圖譜合一等優(yōu)點。本文主要介紹了光譜成像技術(shù)的特點和分類。

光譜成像技術(shù)的特點

光譜成像技術(shù)最早起源于遙感領(lǐng)域，并于20世紀(jì)80年代由美國噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）正式提出。該技術(shù)集光學(xué)、光譜學(xué)、精密機(jī)械、光電子學(xué)、電子學(xué)、信息處理、計算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)于一體，將傳統(tǒng)二維成像技術(shù)與一維光譜技術(shù)相結(jié)合，利用物質(zhì)光譜特有的不同物不同譜，同物一定同譜的“指紋效應(yīng)”，對獲取的由目標(biāo)景物的二維空間信息和隨波長分布的一維光譜信息組成的“數(shù)據(jù)立方體”進(jìn)行分析，在得到目標(biāo)景物大致輪廓的同時獲得其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及組成成分。

光譜成像技術(shù)與傳統(tǒng)成像技術(shù)相比，具有波段多（光譜通道可達(dá)數(shù)百甚至上千個）的突出優(yōu)點。由于該技術(shù)滿足了人們對于同時獲取二維空間信息和一維光譜信息的需求，因此該技術(shù)在提出至今30多年時間內(nèi)得到迅速發(fā)展并日趨成熟，在遙感、大氣環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、海洋、國防安全等眾多領(lǐng)域中發(fā)揮重大作用，成為光學(xué)探測技術(shù)中不可或缺的一部分。

光譜成像技術(shù)的類型

光譜成像技術(shù)的分類方法多種多樣，根據(jù)光譜分辨率的不同，可將光譜成像技術(shù)分為多光譜成像技術(shù)、高光譜成像技術(shù)和超光譜成像技術(shù)三大類。

① 多光譜成像技術(shù)

波段數(shù)為幾個或幾十個，且光譜通道是不連續(xù)的；光譜分辨率在10-1λ數(shù)量級內(nèi)（100nm左右），由于其光譜覆蓋范圍較寬，因此該類技術(shù)工作波段通常選擇在目標(biāo)物體輻射特性最突出的范圍。該類技術(shù)適用于地帶分類以及土地使用評估，如“增強(qiáng)型主題測繪儀”、美國陸地衛(wèi)星TM以及法國SPOT衛(wèi)星。

② 高光譜成像技術(shù)

波段數(shù)在幾百到一千之間，且多個光譜通道是連續(xù)的；光譜分辨率在10-3λ數(shù)量級內(nèi)（10nm左右），即光譜覆蓋范圍較窄。該技術(shù)主要用于農(nóng)業(yè)、森林、土地、海洋等領(lǐng)域，如美國的AVIRIS，該儀器的光譜分辨率為10nm，空間分辨率為20m，所測波段為224個，光譜覆蓋范圍是0.4～2.5μm。

③ 超光譜成像技術(shù)

波段數(shù)在1000～10000之間，且多個光譜通道是連續(xù)的；光譜分辨率在10-3λ數(shù)量級內(nèi)（1nm以下），其光譜覆蓋范圍最窄，該技術(shù)可用于微粒及大氣成分研究，如美國國家航空航天局（NASA）研制出的地球同步成像傅里葉變換光譜儀（GIFTS）。