莱森光学（深圳）有限公司
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阅读：1112发布时间：2022-10-8
l 光谱成像的定义
一般来说，光谱成像（Spectral Imaging）技术是指利用多个光谱通道进行图像采集、显示、处理和分析解释的技术。如下图所示，探测器件随着波长的扫描而采集相应图像，则可以得到光谱图像序列。利用光谱图像序列进行分析处理，不但可以得到光谱信息，还可以得到图像信息，因此光谱成像技术是光谱分析与图像分析的有机结合。
光谱成像示意图
l 光谱成像技术的分类
1、 基于波段数量和光谱分辨率的分类
按照光谱波段的数量和光谱分辨率，光谱成像技术大致可以被分为三类：
① 多光谱成像技术（Multispectral Imaging）：
获得的目标物的波段在3~12之间，具有10~50个光谱通道，光谱分辨率为△λ/λ=0.1，一般在100nm左右，主要用于地带分类等方面。
② 高光谱成像技术（Hyperspectral Imaging）：
获得的目标物的波段在100~200之间，具有50~1000个光谱通道，光谱分辨率为△λ/A=0.01，一般在10nm左右，被广泛用于遥感中。
③ 超光谱成像技术（Ultraspectral Imaging）：
获得的目标物的波段在1000~10000之间，具有10~100个光谱通道，光谱分辨率为△λ/λ=0.001，一般在1nm以下，通常用于大气微粒探测等精细探测领域。
2、 基于探测器工作方式的分类
按照光谱图像采集方式的不同，光谱成像技术主要可分为：
① 掸扫式（Whiskbroom）：
掸扫式光谱成像原理
上图说明的是掸扫式线阵遥感成像光谱仪原理。这个仪器的核心部件是排列成线状的光电探测器，它使不同波长的辐射能照射到线阵列的各个探测器件上。因而对于地面瞬时视场内的辐射能，分光后各波长的强度同时记录下来。当传感器平台向前推进时逐个像元逐点成像，这将获得具有多个连续光谱的窄波段的图像。
② 推扫式（Pushbroom）：
推扫式光谱成像原理
推扫式线阵遥感成像光谱仪的工作原理如图上所示。图中的二维面阵列探测器，一维可用作光谱仪，另一维则为一线性阵列，以推扫的方式工作，地面目标的辐射能根据波长分散并聚焦到探测器面阵列上。图像一次建立一行而不需要移动探测器件。像元的摄像时间长，系统的灵敏度和空间分辨率均可以得到提高。
③ 凝采式（Staring Imagers）
在这种工作方式中，常常采用单色器或电调谐滤波器实现光谱通道的切换。伴随光谱通道的切换，探测器则采集相应图像，如下图显微光谱成像系统。其中利用CCD摄像器件、图像卡和计算机实现系统的数字化；利用氩灯和单色器进行激发光谱扫描；利用自主开发的系统软件实现系统的操控、荧光光谱图像的采集、处理和分析。
显微光谱成像系统框图
推荐：
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一款基于小型多旋翼无人机机载高光谱成像系统，该系统由高光谱成像相机、稳定云台、机载控制与数据采集模块、机载供电模块等部分组成。无人机机载高光谱成像系统采用了内置扫描系统和增稳系统，成功克服了小型无人机系统搭载推扫式高光谱相机时，由于无人机系统的震动造成的成像质量差的问题，同时具有高光谱分辨率和优异的成像性能。
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