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1、光谱成像技术的分类 光谱成像技术，有时又称成像光谱技术，融合了光谱技术和成像技术，交叉 涵盖了光谱学、光学、计算机技术、电子技术和精密机械等多种学科，能够同时 获得目标的两维空间信息和一维光谱信息。光谱成像技术发展到今天，出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规 模，因而可以从光谱分辨率、信息获取方式(扫描方式)、分光原理和重构理论 等不同的视角对光谱成像技术进行分类。1 基于光谱分辨率分类 光谱成像技术针对光谱分辨能力的不同，可分为多光谱(Multi-spectral)，高光谱(Hyper-spectral)以及超光谱(Ultra-spectral)。多光谱的谱段数一般 只有几十个，高光谱
2、的谱段数可达到几百个，而超光谱一般指谱段数上千个。它 们的区别如表 1 所示。表 1 多、高、超光谱的比较 分类 分辨 率 通道数 光谱 典型例子 多光谱(Multi-spectral)10-1 入 量级 530 ETM+ASTER 高光谱(Hyper-spectral)10-2 入 量级 100 200 AVIRIS 超光谱(Ultra-spectral)10-3 入 量级 1000 10000 GIFTS 2 基于信息获取方式分类 光谱成像仪需要对三维“数据立方”进行探测，而现今的探测器最多能进行 二维探测。要想获得完整的三维数据，理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱 扫描。光谱成像技术获
3、取图谱信息的主要方式有：挥扫式（Whiskbroom）、推扫 式（Pushbroom）、凝视式（Staring）以及快照式（Snapshot）。挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测，通过沿轨 和穿轨两个方向扫描获取完整的二维空间信息，其信息获取方式如图 1a 所示。AVIRIS 就是通过挥扫成像。推扫式光谱成像系统探测空间中一维线视场（图 1b 中的 X 方向）的光谱，通 过沿轨方向（丫方向）扫描实现二维空间信息的获取，芬兰国立技术研究中心实验 室研制的 AISA 就是典型的推扫式成像光谱仪2。凝视式光谱成像系统可对固定窗口目标成像，采用滤光的方式分离并获取不 同波段的图像
4、信息，再将不同波段的图像堆叠成“数据立方”。如图 1c 中所示,该类成像光谱仪实际上是采用光谱维扫描的方式实现图谱“数据立方”的获取。快照式是一种新兴的图谱信息获取方式，它不需扫描便可获取三维图谱信 息。快照式光谱成像技术实现方式主要有三种：一种是视场分割三维成像的方式,利用玻璃堆进视场分割，再利用分光器件将三维信息展开到二维平面进行面探测 3，如图 1d 所示；第二种是计算层析的方式,利用正交光栅等分光器件将三维 信息 drtrcWr J 一亠 _ 二-占 T-p object 1*TL5 I iiMring 11)11101 WP1;WP 机技术电子技术和精密机械等多种学科能够同时获得目标
5、的两维空间信息和一维光谱信息光谱成像技术发展到今天出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规模因而可以从光谱分辨率信息获取方式扫描方式分光原理和重构理论高光谱以及超光谱多光谱的谱段数一般只有几十个高光谱的谱段数可达到几百个而超光谱一般指谱段数上千个它们的区别如表所示分类分辨通道数光谱典型例子表多高超光谱的比较率多光谱入量级高光谱入量级超光谱入量级基于信维数据理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱扫描光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有挥扫式推扫式凝视式以及快照式挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测通过沿轨和穿轨两个方向扫描获取完整的tomographic imaging sp
6、ectrometerJ.Optical Engineering,2012,51(4):044002-.5 Wagadarikar A A,Pitsianis N P,Sun X,et al.Spectral image estimation for coded aperture snapshot spectral imagersCInternational Society for Optics and Photonics,2008:707602-707602-15.6 Persky M J.A review of spaceborne infrared Fourier transform sp
7、ectrometers for remote sensingJ.Review of Scientific Instruments,1995,66(10):4763-4797.机技术电子技术和精密机械等多种学科能够同时获得目标的两维空间信息和一维光谱信息光谱成像技术发展到今天出现的光谱成像仪的种类和数量己经具有较大规模因而可以从光谱分辨率信息获取方式扫描方式分光原理和重构理论高光谱以及超光谱多光谱的谱段数一般只有几十个高光谱的谱段数可达到几百个而超光谱一般指谱段数上千个它们的区别如表所示分类分辨通道数光谱典型例子表多高超光谱的比较率多光谱入量级高光谱入量级超光谱入量级基于信维数据理论上至少需增加一维的空间扫描或光谱扫描光谱成像技术获取图谱信息的主要方式有挥扫式推扫式凝视式以及快照式挥扫式成像光谱仪的光谱成像系统只对空间中某点进行光谱探测通过沿轨和穿轨两个方向扫描获取完整的