所謂高光譜成像系統(tǒng)就是在光譜維度上進(jìn)行了細(xì)致的分割,不僅僅是傳統(tǒng)所謂的黑、白或者R、G、B的區(qū)別,而是在光譜維度上也有N個通道,例如:我們可以把400nm-1000nm分為300個通道。因此,通過高光譜設(shè)備獲取到的是一個數(shù)據(jù)立方,不僅有圖像的信息,并且在光譜維度上進(jìn)行展開,結(jié)果不僅可以獲得圖像上每個點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù),還可以獲得任一個譜段的影像信息。
目前高光譜成像系統(tǒng)發(fā)展迅速,常見的包括光柵分光、聲光可調(diào)諧濾波分光、棱鏡分光、芯片鍍膜等。
光柵分光原理
在經(jīng)典物理學(xué)中,光波穿過狹縫、小孔或者圓盤之類的障礙物時,不同波長的光會發(fā)生不同程度的彎散傳播,再通過光柵進(jìn)行衍射分光,形成一條條譜帶。
也就是說:空間中的一維信息通過鏡頭和狹縫后,不同波長的光按照不同程度的彎散傳播,這一維圖像上的每個點(diǎn),再通過光柵進(jìn)行衍射分光,形成一個譜帶,照射到探測器上,探測器上的每個像素位置和強(qiáng)度表征光譜和強(qiáng)度。
一個點(diǎn)對應(yīng)一個譜段,一條線就對應(yīng)一個譜面,因此探測器每次成像是空間一條線上的光譜信息,為了獲得空間二維圖像再通過機(jī)械推掃,完成整個平面的圖像和光譜數(shù)據(jù)采集。
棱鏡分光
入射光通過棱鏡后被分成不同的方向,然后照射到不同方向的探測器上進(jìn)行成像。棱鏡分光后,在棱鏡的出射面鍍了不同波段的濾光膜,使得不同方向的探測器可以采集到不同光譜信息,實(shí)現(xiàn)同時采集空間及光譜信息。
芯片鍍膜
近年來,IMEC(歐洲微電子研究中心)采用高靈敏CCD芯片及SCMOS芯片研制了一種新的高光譜成像技術(shù),在探測器的像元上分別鍍不同波段的濾波膜實(shí)現(xiàn)高光譜成像,此技術(shù)大大降低的高光譜成像的成本。
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