高光譜成像光譜儀的成像過(guò)程是怎樣的？

20世紀(jì)80年代前，成像方式的遙感波段太少，難以構(gòu)成對(duì)地物光譜特性的概念，而非成像方式的光譜測(cè)量，又難以將光譜信息準(zhǔn)確地分配到具體的地物上。因而，一種能將光譜和影像融合并集成于一體的技術(shù)——光譜成像技術(shù)，又被稱為高光譜成像技術(shù)逐漸發(fā)展應(yīng)用起來(lái)。它是以地物影像與光譜的合一為特征的新型的成像技術(shù)，可以在 1/10-1/1000的波長(zhǎng)范圍對(duì)地物成像，其光譜分辨率可高達(dá)納米級(jí)，這是概念也是技術(shù)上的創(chuàng)新，是20世紀(jì)80年代以來(lái)地球觀測(cè)技術(shù)所取得的重大技術(shù)突破之一。

常用高光譜成像系統(tǒng)主要由光譜相機(jī)、機(jī)動(dòng)精密平移臺(tái)、鹵素光源和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)組成。采用可見(jiàn)一近紅外波段范圍內(nèi)工作的攝像機(jī)，該攝像機(jī)為1392×1040像素互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體器件，采用CCD探測(cè)元件，狹縫尺寸為30um（W）×8.98mm（L），相對(duì)分辨率為2.4，最大的幀速率為62幀/秒。地物反射信號(hào)與大氣作用后進(jìn)入高光譜成像光譜儀，通過(guò)前置光學(xué)系統(tǒng)，被光譜分光系統(tǒng)分解成不同波長(zhǎng)的近乎連續(xù)的譜信號(hào)，由對(duì)應(yīng)的光電探測(cè)器接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，成像光譜儀最終獲取到檢測(cè)樣本的原始DN信號(hào)值，高光譜成像光譜儀的成像過(guò)程如下圖所示。

高光譜成像光譜儀成像時(shí)，成像設(shè)備每次對(duì)目標(biāo)上的一條線進(jìn)行成像，隨后使用分光儀器對(duì)該線陣上的每一個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行分光，獲取每一個(gè)像元對(duì)應(yīng)的光譜成分，成像原理如下面示意圖所示。因此，每一幅光譜相機(jī)獲得的圖像都含有一個(gè)維度（空間軸）上的線陣像素和在另一個(gè)維度（光譜軸）上的光譜分布情況，即光在各個(gè)光譜波段中的強(qiáng)弱程度。高光譜成像光譜儀通過(guò)線掃描的方式對(duì)整個(gè)目標(biāo)進(jìn)行成像，最終可以獲得一個(gè)同時(shí)擁有目標(biāo)光譜信息分布情況和目標(biāo)空間信息分布情況的三維高光譜數(shù)據(jù)立方體。