手持式高光譜成像儀工作原理及應(yīng)用介紹

　　手持式高光譜成像儀通過高光譜成像獲取待測物的高光譜圖像，包含了待測物的豐富的空間、光譜和輻射三重信息。這些信息不僅表現(xiàn)了地物空間分布的影像特征，同時也可能以其中某一像元或像元組為目標(biāo)獲取它們的輻射強(qiáng)度以及光譜特征。輻射、影像與光譜是高光譜圖像中的3個重要特征，這3個特征的有機(jī)結(jié)合就是高光譜圖像。
 

　　與全色和多光譜成像相比較，高光譜成像有以下顯著優(yōu)勢：
 

　　(1)有著近似連續(xù)的地物光譜信息。高光譜影像在經(jīng)過光譜反射率重建后，能獲取與被探測物近似的連續(xù)的光譜反射率曲線，與它的實(shí)測值相匹配，將實(shí)驗室中被探測物光譜分析模型應(yīng)用到成像過程中。
 

　　(2)對于地表覆蓋的探測和識別能力極大提高。高光譜數(shù)據(jù)能夠探測具有診斷性光譜吸收特征的物質(zhì)，能準(zhǔn)確的區(qū)分地表植被覆蓋類型，道路地面的材料等。
 

　　(3)地形要素分類識別方法是多種多樣的。影像分類既可以采用如貝葉斯判別、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)的模式識別方法，也可以采用基于被探測物的光譜數(shù)據(jù)庫的光譜進(jìn)行匹配的方法。分類識別特征是既可以采用光譜診斷特征，也可以采用特征選擇與提取。
 

　　(4)地形要素的定量和半定量分類識別將成為可能。在高光譜影像中能估計出多種被探測物的狀態(tài)參量，大大的提高了成像高定量分析的精度和可靠性。
 

　　工作原理
 

　　高光譜成像儀將成像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合在一起，在探測物體空間特征的同時并對每個空間像元色散形成幾十個到上百個波段帶寬為10nm左右的連續(xù)光譜覆蓋。根據(jù)成像光譜儀的掃描方式，其工作原理也不盡相同，作為光學(xué)成像儀成像的一個例子，這里簡述一下焦平面探測器推掃成像原理。
 

　　應(yīng)用：
 

　　應(yīng)用范圍遍及化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域，對于純定性到高度定量的化學(xué)分析和測定分子結(jié)構(gòu)都有很大應(yīng)用價值。如在生物化學(xué)研究中，可以利用喇曼光譜鑒別一些物質(zhì)的種類，還可以測定分子的振動轉(zhuǎn)動頻率，定量地了解分子間作用力和分子內(nèi)作用力的情況，并推斷分子的對稱性，幾何形狀、分子中原子的排列，計算熱力學(xué)函數(shù)、研究振動一轉(zhuǎn)動拉曼光譜和轉(zhuǎn)動拉曼光譜，可以獲得有關(guān)分子常數(shù)的數(shù)據(jù)。對非極性分子，因為它們沒有吸收或發(fā)射的轉(zhuǎn)動和振動光譜，振動轉(zhuǎn)動能量和對稱性等許多信息反映在散射譜中。對于極性分子，通過紅外光譜固然可以獲得不少分子參數(shù)的知識，但是為了得到更完備的資料，也往往同時觀測紅外光譜和拉曼光譜，它們具有不同的選擇定則，可以提供互補(bǔ)的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在這兩種光譜相互配合已經(jīng)成為有力的研究工具。