光譜成像技術(shù)的特點和分類

光譜成像技術(shù)是將傳統(tǒng)的二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機結(jié)合在一起從而獲得數(shù)據(jù)立方體的一門新興技術(shù)，具有空間可識別性、超多波段、光譜分辨率高以及圖譜合一等優(yōu)點。本文主要介紹了光譜成像技術(shù)的特點和分類。

光譜成像技術(shù)的特點

光譜成像技術(shù)最早起源于遙感領(lǐng)域，并于20世紀80年代由美國噴氣推進實驗室（JPL）正式提出。該技術(shù)集光學、光譜學、精密機械、光電子學、電子學、信息處理、計算機科學等領(lǐng)域的先進技術(shù)于一體，將傳統(tǒng)二維成像技術(shù)與一維光譜技術(shù)相結(jié)合，利用物質(zhì)光譜特有的不同物不同譜，同物一定同譜的“指紋效應(yīng)”，對獲取的由目標景物的二維空間信息和隨波長分布的一維光譜信息組成的“數(shù)據(jù)立方體”進行分析，在得到目標景物大致輪廓的同時獲得其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及組成成分。

光譜成像技術(shù)與傳統(tǒng)成像技術(shù)相比，具有波段多（光譜通道可達數(shù)百甚至上千個）的突出優(yōu)點。由于該技術(shù)滿足了人們對于同時獲取二維空間信息和一維光譜信息的需求，因此該技術(shù)在提出至今30多年時間內(nèi)得到迅速發(fā)展并日趨成熟，在遙感、大氣環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、海洋、國防安全等眾多領(lǐng)域中發(fā)揮重大作用，成為光學探測技術(shù)中不可或缺的一部分。

光譜成像技術(shù)的類型

光譜成像技術(shù)的分類方法多種多樣，根據(jù)光譜分辨率的不同，可將光譜成像技術(shù)分為多光譜成像技術(shù)、高光譜成像技術(shù)和超光譜成像技術(shù)三大類。

① 多光譜成像技術(shù)

波段數(shù)為幾個或幾十個，且光譜通道是不連續(xù)的；光譜分辨率在10-1λ數(shù)量級內(nèi)（100nm左右），由于其光譜覆蓋范圍較寬，因此該類技術(shù)工作波段通常選擇在目標物體輻射特性最突出的范圍。該類技術(shù)適用于地帶分類以及土地使用評估，如“增強型主題測繪儀”、美國陸地衛(wèi)星TM以及法國SPOT衛(wèi)星。

② 高光譜成像技術(shù)

波段數(shù)在幾百到一千之間，且多個光譜通道是連續(xù)的；光譜分辨率在10-3λ數(shù)量級內(nèi)（10nm左右），即光譜覆蓋范圍較窄。該技術(shù)主要用于農(nóng)業(yè)、森林、土地、海洋等領(lǐng)域，如美國的AVIRIS，該儀器的光譜分辨率為10nm，空間分辨率為20m，所測波段為224個，光譜覆蓋范圍是0.4～2.5μm。

③ 超光譜成像技術(shù)

波段數(shù)在1000～10000之間，且多個光譜通道是連續(xù)的；光譜分辨率在10-3λ數(shù)量級內(nèi)（1nm以下），其光譜覆蓋范圍最窄，該技術(shù)可用于微粒及大氣成分研究，如美國國家航空航天局（NASA）研制出的地球同步成像傅里葉變換光譜儀（GIFTS）。