如何細分多光譜、高光譜、高光譜成像儀

眾所周知，光譜分析是自然科學中一種重要的研究手段，光譜技術能檢測到被測物體的物理結構、化學成分等指標。光譜評價是基于點測量，而圖像測量是基于空間特性變化，兩者各有其優(yōu)缺點。因此，可以說光譜成像技術是光譜分析技術和圖像分析技術發(fā)展的必然結果，是二者完美結合的產(chǎn)物。光譜成像技術不僅具有光譜分辨能力，還具有圖像分辨能力，利用光譜成像技術不僅可以對待檢測物體進行定性和定量分析，而且還能進對其進行定位分析。

高光譜成像是新一代光電檢測技術，興起于20世紀80年代，目前仍在迅猛發(fā)展。高光譜成像是相對多光譜成像而言，通過高光譜成像方法獲得的高光譜圖像與通過多光譜成像獲取的多光譜圖像相比具有更豐富的圖像和光譜信息。如果根據(jù)傳感器的光譜分辨率對光譜成像技術進行分類，光譜成像技術一般可分成3類：

(1)多光譜——光譜分辨率在delta_lambda/lambda=0.1數(shù)量級(10-1λ數(shù)量級范圍內(nèi)稱為多光譜)，這樣的傳感器在可見光和近紅外區(qū)域一般只有幾個波段，不能成像。

(2)高光譜——光譜分辨率在delta_lambda/lambda=0.01數(shù)量級(10-2λ數(shù)量級范圍內(nèi)稱為高光譜)，這樣的傳感器在可見光和近紅外區(qū)域有幾十到數(shù)百個波段，光譜分辨率可達nm級，不能成像。

(3)高光譜成像——光譜分辨率在delta_lambda/lambda=0.001數(shù)量級(光譜分辨率小于10nm)，這樣的傳感器在可見光和近紅外區(qū)域可達數(shù)百個波段，比起高光譜儀，高光譜成像儀對樣品的測量定位更為精準。

高光譜成像系統(tǒng)的主要工作部件是成像光譜儀，它是一種新型傳感器，20世紀80年代初正式開始研制，研制這類儀器的目的是為獲取大量窄波段連續(xù)光譜圖像數(shù)據(jù)，使每個像元具有幾乎連續(xù)的光譜數(shù)據(jù)。它是一系列光波波長處的光學圖像，通常包含數(shù)十到數(shù)百個波段，光譜分辨率一般為1～l0nm。由于高光譜成像所獲得的高光譜圖像能對圖像中的每個像素提供一條幾乎連續(xù)的光譜曲線，其在待測物上獲得空間信息的同時又能獲得比多光譜更為豐富光譜數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息可用來生成復雜模型，來進行判別、分類、識別圖像中的材料。通過高光譜成像獲取待測物的高光譜圖像包含了待測物的豐富的空間、光譜和輻射三重信息。這些信息不僅表現(xiàn)了地物空間分布的影像特征，同時也可能以其中某一像元或像元組為目標獲取它們的輻射強度以及光譜特征。影像、輻射與光譜是高光譜圖像中的3個重要特征，這3個特征的有機結合就是高光譜圖像。高光譜圖像數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)立方體(cube)。通常圖像像素的橫坐標和縱坐標分別用z和Y來表示，光譜的波長信息以(Z即軸)表示。該數(shù)據(jù)立方體由沿著光譜軸的以一定光譜分辨率間隔的連續(xù)二維圖像組成。

高光譜分辨率遙感在電磁波譜的可見光、近紅外、中紅外和熱紅外波段范圍內(nèi)，獲取許多非常窄的光譜連續(xù)的影像數(shù)據(jù)的技術。其成像光譜儀可以收集到上百個非常窄的光譜波段信息。多光譜分辨率遙感，是利用具有兩個以上波譜通道的傳感器對地物進行同步成像的一種遙感技術，它將物體反射輻射的電磁波信息分成若干波譜段進行接收和記錄。主要是波段數(shù)量的區(qū)別，其他應用方面高光譜的應用會更廣。

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審核編輯：符乾江