評價高光譜相機性能的五大參數(shù)

高光譜相機的應用領域和范圍，通常由其系統(tǒng)自身的性能參數(shù)決定。高光譜相機用于系統(tǒng)評估的性能參數(shù)有很多，主要包括工作光譜范圍、光譜分辨率、探測器凝視時間、信噪比和集光本領等幾個主要參數(shù)。本文對此進行了簡單介紹。

1. 工作光譜范圍

工作光譜范圍指光譜儀能夠記錄的光譜范圍，其主要由光學系統(tǒng)中光學元件的光譜透過率或者反射率，及所選探測器的光譜靈敏度范圍決定。

2. 光譜分辨率

光譜分辨率為探測光譜輻射能量的最小波長間隔，即光譜探測能力。對于光學系統(tǒng)來說，一般將其定義為光譜通道的波段寬度，即在工作光譜范圍內(nèi)，其分光元件所得光譜通道越多、波段寬度越窄，光譜分辨率越高；對于探測器來說，其被嚴格定義為儀器達到光譜響應最大值的50%時的波長寬度，探測器能夠識別的波段數(shù)越多、波普范圍越窄，地面物體信息越容易區(qū)分和識別，針對性越強。

3. 信噪比

信噪比（SNR），其定義為成像光譜儀所采集的目標信號（VS）和（VN）的比值，其結(jié)果直接影響了目標圖像分類和識別等數(shù)據(jù)處理效果。光學系統(tǒng)信噪比表達式為：

上式中，δ為探測器的像元尺寸，tin為探測器能量積分時間，τa為大氣的平均透過率，τb為光學系統(tǒng)平均透過率，E為太陽在地面的光普照度，D*為探測器的可探測比，ρ為地物的反射率，z為太陽天頂角，Xt為光譜帶寬，F(xiàn)為光學系統(tǒng)的F數(shù)，△f為噪聲等效帶寬。由上式可知，光學系統(tǒng)的F數(shù)越小，系統(tǒng)透過率越高，探測器像元尺寸越大、探測效率越高，儀器的信噪比越高。

4. 探測器凝視時間

探測器凝視時間指儀器的瞬時視場掃過地元目標時，探測器的光能量積分時間。

凝視時間越長，探測器積分能量越多，光譜響應越強，所獲取的目標圖像信噪比越高。

5. 集光本領

集光本領表示光譜儀收集和傳遞光能量的本領，即表明目標自身輻射的光譜亮度和儀器能夠探測的光度數(shù)值的關系。對于成像光譜儀來說，集光本領可通過計算狹縫面積和孔徑立體角之積得到，其中狹縫寬度對光譜分辨率有影響，其尺寸應與像元尺寸一致，因此可通過增大光學系統(tǒng)的孔徑立體角提高集光本領。