簡(jiǎn)介 :Ej)A fS e:
tp7w 4 目前國(guó)際上正在迅速發(fā)展的一種新型
傳感器稱為
成像光譜儀，它是以多路、連續(xù)并具有高光譜分辨率方式獲取圖像信息的儀器。通過(guò)將傳統(tǒng)的空間成像技術(shù)與地物光譜技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)同一地區(qū)同時(shí)獲取幾十個(gè)到幾百個(gè)波段的地物反射光譜圖像。
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=$4"R 0=&]!WRT 成像光譜儀基本上屬于多光譜掃描儀，其構(gòu)造與
CCD線陣列推掃式掃描儀和多光譜掃描儀相同，區(qū)別僅在于通道數(shù)多，各通道的波段寬度很窄。
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背景 >0oc=9H8 &tIm 70年代末80年代初，在研究歸納各種地物光譜特征的基礎(chǔ)上，形成這樣一個(gè)概念：如果能實(shí)現(xiàn)連續(xù)的窄波段成像，那么就有可能實(shí)現(xiàn)地面礦物的直接識(shí)別，由此產(chǎn)生了光譜和圖像結(jié)合為一體的成像光譜技術(shù)。1983 年美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室研制出第一臺(tái)航空成像光譜儀（AIS-1），隨后包括中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家都研制成功了一系列成像光譜儀，其中有以線陣探測(cè)器為基礎(chǔ)的光機(jī)掃描型，有以面陣探測(cè)器為基礎(chǔ)的固態(tài)推掃型，也有以面陣探測(cè)器加光機(jī)的并掃型。
><qE5 D[ bT}WJ2} 分類 QCw<* Id+ }.zn:e 成像光譜儀按其
結(jié)構(gòu)的不同，可分為兩種類型。一種是面陣探測(cè)器加推掃式掃描儀的成像光譜儀，它利用線陣列探測(cè)器進(jìn)行掃描，利用色散元件和面陣探測(cè)器完成光譜掃描。利用線陣列探測(cè)器及其沿軌道方向的運(yùn)動(dòng)完成空間掃描。
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.O^ |MhBJu 帶面陣的成像光譜儀
另一種是用線陣列探測(cè)器加光機(jī)掃描儀的成像光譜儀，它利用點(diǎn)探測(cè)器收集光譜信息，經(jīng)色散元件后分成不同的波段，分別在線陣列探測(cè)器的不同元件上，通過(guò)點(diǎn)掃描鏡在垂直于軌道方向的面內(nèi)擺動(dòng)以及沿軌道方向的運(yùn)動(dòng)完成空間掃描，而利用線探測(cè)器完成光譜掃描。
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RJSgts "F 帶線針的成像光譜儀
成像光譜儀數(shù)據(jù)具有光譜分辨率極高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于數(shù)據(jù)量巨大，難以進(jìn)行存儲(chǔ)、檢索和分析。為解決這一問(wèn)題，必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，而且不能沿用常規(guī)少量波段遙感圖像的二維結(jié)構(gòu)表達(dá)方法。圖像立方體就是適應(yīng)成像光譜數(shù)據(jù)的表達(dá)而發(fā)展起來(lái)的一種新型的數(shù)據(jù)格式，它是類似撲克牌式的各光譜段圖像的疊合。立方體正面的圖像是一幅自己選擇的三個(gè)波段圖像合成，它是表示空間信息的二維圖像，在其下面則是單波段圖像疊合；位于立方體邊緣的信息表達(dá)了各單波段圖像最邊緣各像元的地物輻射亮度的編碼值或反射率，這種圖像表示形式亦稱為影像立方體。
m/A N*` V x!+ a,+G 從幾何角度來(lái)說(shuō)，成像光譜儀的成像方式與多光譜掃描儀相同，或與CCD線陣列傳感器相似，因此，在幾何處理時(shí)，可采用與多光譜掃描儀和CCD線陣列傳感器數(shù)據(jù)類似的方法。但目前，成像光譜儀只注重提高光譜分辨率，其空間分辨率卻較低(幾十甚至幾百米)。正是因?yàn)槌上窆庾V儀可以得到波段寬度很窄的多波段圖像數(shù)據(jù)，所以它多用于地物的光譜分析與識(shí)別上。特別是，由于目前成像光譜儀的工作波段為可見(jiàn)光、近紅外和短波紅外，因此對(duì)于特殊的礦產(chǎn)探測(cè)及海色調(diào)查是非常有效的，尤其是礦化蝕變巖在短波段具有診斷性光譜特征。
xj<SnrrC]u w[&BY 性能參數(shù)和原理 jg(A_V *#_jTw Qe 成像光譜儀主要性能參數(shù)是：（1）噪聲等效反射率差（NEΔp ），體現(xiàn)為信噪比（SNR）；（2）瞬時(shí)
視場(chǎng)角（IFOV），體現(xiàn)為地面分辨率；（3）光譜分辨率，直觀地表現(xiàn)為波段多少和波段譜寬。
l?;S>s* \? t JP(eaqZ 高光譜分辨率遙感信息分析處理，集中于光譜維上進(jìn)行圖像信息的展開(kāi)和定量分析，其圖像處理模式的關(guān)鍵技術(shù)有：⑴超多維光譜圖像信息的顯示，如圖像立方體的生成；⑵光譜重建，即成像光譜數(shù)據(jù)的定標(biāo)、定量化和大氣糾正模型與算法，依此實(shí)現(xiàn)成像光譜信息的圖像-光譜轉(zhuǎn)換；⑶光譜編碼，尤其指光譜吸收位置、深度、對(duì)稱性等光譜特征參數(shù)的算法；⑷基于光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的地物光譜匹配識(shí)別算法；⑸混合光譜分解模型；⑹基于光譜模型的地表生物物理化學(xué)過(guò)程與參數(shù)的識(shí)別和反演算法。
14R))Dz" +#no$m.bH 高端的成像光譜儀采用了透射型體相全息衍射
光柵，其在可見(jiàn)光到近紅外波段具有低雜散光、低吸收率特點(diǎn)；由于核心部分密封在
玻璃或其它透明材質(zhì)中，因此壽命長(zhǎng)、容易清潔、抗刮檫，非常適合各種苛刻的野外的應(yīng)用環(huán)境。
A5b}G Ih0GzyU*4 成像光譜儀工作方式主要為推掃式，為了實(shí)現(xiàn)掃描過(guò)程，一般利用外接掃描平臺(tái)帶動(dòng)光譜儀運(yùn)行；由于掃描平臺(tái)比較笨重，且增加了耗電量，給野外工作帶來(lái)諸多不便，所以現(xiàn)在最新型的成像光譜儀取消了掃描平臺(tái)，改為內(nèi)置式掃描設(shè)計(jì)，減輕了整機(jī)重量和能耗，而且可以直接進(jìn)行垂直向下測(cè)量，更利于野外使用。
4]GyuY jI%yi-<; 應(yīng)用 %y q}4[S+o g nGw 7V 高光譜分辨率成像光譜遙感起源于地質(zhì)礦物識(shí)別填圖研究，逐漸擴(kuò)展為植被生態(tài)、海洋海岸水色、冰雪、土壤以及大氣的研究中。
:>k\ uW *bx cq 成像光譜儀在高光譜測(cè)量的基礎(chǔ)上，具有圖譜合一的優(yōu)勢(shì)，可以精確到葉片一個(gè)點(diǎn)去探測(cè)作物不同脅迫癥狀的特征，又可獲取受脅迫作物面狀的光譜信息，點(diǎn)面結(jié)合綜合地反映作物遭受脅迫的程度。所以，成像高光譜已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，學(xué)者們利用高光譜成像技術(shù)定量化地提取作物所遭受的各種脅迫特征，根據(jù)高分辨率的圖像對(duì)葉片及葉片的局部區(qū)域進(jìn)行分析，從而在更加微觀的尺度上進(jìn)行機(jī)理探測(cè)研究。
J98K:SAR "`k[ 4C 正是因?yàn)槌上窆庾V儀可以得到波段寬度很窄的多波段圖像數(shù)據(jù)，所以它多用于地物的光譜分析與識(shí)別上。特別是，由于成像光譜儀的工作波段為可見(jiàn)光、近紅外、短波紅外，因此對(duì)于特殊的礦產(chǎn)探測(cè)及海色調(diào)查是非常有效的，尤其是礦化蝕變巖在短波段具有診斷性和光譜特性。
