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高光譜成像儀的成像原理是怎樣的?

發(fā)布時間:2024-11-01
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高光譜成像儀?也叫成像光譜儀,其最大的優(yōu)勢是結(jié)合了成像和光譜的特點,成像技術(shù)使樣品能夠在二維圖像平面上顯示,光譜學(xué)研究光與物質(zhì)的關(guān)系,物質(zhì)對光的反應(yīng)在每個像素處提供一維光譜,以此反映目標(biāo)區(qū)域的物理或化學(xué)信息。本文對高光譜成像儀的原理做了介紹。

高光譜成像儀也叫成像光譜儀,其最大的優(yōu)勢是結(jié)合了成像和光譜的特點,成像技術(shù)使樣品能夠在二維圖像平面上顯示,光譜學(xué)研究光與物質(zhì)的關(guān)系,物質(zhì)對光的反應(yīng)在每個像素處提供一維光譜,以此反映目標(biāo)區(qū)域的物理或化學(xué)信息。本文對高光譜成像儀的原理做了介紹。

高光譜成像儀

成像光譜儀每次成目標(biāo)上一條線的像,并分光使每個光譜成分對應(yīng)線陣上的一個像素點。因此,每一幅來自光譜相機(jī)的圖像結(jié)構(gòu)包括一個維度(空間軸)上的線陣像素和在另一個維度(光譜軸)上的光譜分布(光在光譜元素的強(qiáng)度),如下圖所示的說明。

高光譜成像原理示意圖001

光譜儀的光譜分辨率由狹縫的寬度和光學(xué)光譜儀產(chǎn)生的線性色散確定。最小光譜分辨率是由光學(xué)系統(tǒng)的成像性能確定的(點擴(kuò)展大小)。成像過程為:每次成一條線上的像后(X方向),在檢測設(shè)備上面,被測物體在位移的過程中,通過探測器的探頭,可以檢測出一個縱向的掃描,然后與橫向掃描相結(jié)合就可以得到三維的一個高光譜圖像。高光譜圖像數(shù)據(jù)有時稱為圖像塊或超級數(shù)據(jù)立方體(Super Hypercube),見下圖。其中的二維信息是圖像像素的橫縱坐標(biāo)(x和y),第三維是波長信息(λ)。圖像維:與一般的圖像相似。光譜維:對應(yīng)高光譜圖像的每一個像元,均有一個連續(xù)的光譜曲線。

高光譜成像的超立方體

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