高光譜相機(jī)的工作原理和應(yīng)用范圍

高光譜相機(jī)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始在多光譜遙感成像技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展。它以高光譜分辨率獲取高光譜圖像，可用于精確分類(lèi)地物、識(shí)別地物、提取地物特征信息。本文主要介紹了高光譜相機(jī)的工作原理和應(yīng)用范圍。

高光譜相機(jī)的工作原理

高光譜遙感信息處理和定量分析模型建立目標(biāo)后，可以提高高光譜數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化和智能化水平。由于高光譜相機(jī)高光譜分辨率的巨大優(yōu)勢(shì)，它已成為當(dāng)代空間地面觀測(cè)的主要技術(shù)手段，在空間地面觀測(cè)的同時(shí)，獲得了許多連續(xù)波段的地面物體光譜圖像，從而達(dá)到了從空間中直接識(shí)別地球表面物質(zhì)的目的。在科學(xué)研究、工農(nóng)林業(yè)環(huán)境保護(hù)等方面取得了巨大成就。

地面物體的反射光通過(guò)物理鏡在狹縫平面上成像，狹縫被用作光欄，以使穿過(guò)軌道方向的地面物體的圖像通過(guò)，并阻擋其他部分的光。地面目標(biāo)的輻射可以通過(guò)方向鏡收集，并通過(guò)狹縫增強(qiáng)直接照射到色散元件，通過(guò)色散元件在垂直帶方向根據(jù)光譜分散，傳感器中使用的二維CCD表面陣列檢測(cè)元件聚集成像分布在光譜儀的焦平面上。焦平面的水平方向在狹縫中平行，稱(chēng)為空間維度。每一行水平光敏感元是地面條帶的光譜波段圖像；焦炭平面的垂直方向是色散方向，稱(chēng)為光譜維度。每列光敏感元是地面條帶、空間采樣場(chǎng)（像元）光譜色散圖像。通過(guò)這種方式，表面陣列檢測(cè)器的每個(gè)圖像數(shù)據(jù)是軌道方向上的地面條帶的光譜數(shù)據(jù)，以及航天器的運(yùn)動(dòng)，以一定的速度連續(xù)記錄光譜圖像，獲得地面圖像和圖像立方體的二維圖像。

高光譜相機(jī)的應(yīng)用范圍

高光譜相機(jī)在化學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍內(nèi)，對(duì)于純定性到高定量的化學(xué)分析和分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定具有很大的應(yīng)用價(jià)值。例如，在生物化學(xué)研究中，可以使用喇曼光譜來(lái)識(shí)別某些物質(zhì)的類(lèi)型，也可以測(cè)量分子的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)頻率，定量理解分子之間的力和分子內(nèi)部力，并推斷分子的對(duì)稱(chēng)性、幾何形狀、分子中原子的排列、熱力學(xué)功能的計(jì)算、振動(dòng)旋轉(zhuǎn)拉曼光譜和旋轉(zhuǎn)拉曼光譜的研究，可以獲得相關(guān)分子常數(shù)的數(shù)據(jù)。對(duì)于非極性分子，由于它們不吸收或發(fā)射旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)光譜，振動(dòng)旋轉(zhuǎn)能量和對(duì)稱(chēng)性以及其他許多信息反映在散射光譜中。對(duì)于極性分子，許多分子參數(shù)可以通過(guò)紅外光譜獲得，但為了獲得更完整的數(shù)據(jù)，紅外光譜和拉曼光譜通常同時(shí)被觀察，它們有不同的選擇，可以提供相互補(bǔ)充的數(shù)據(jù)。