高光譜相機對于圖像傳感器中每個波長通道使用一種類型的光電探測器而言，所實現(xiàn)的波長通道的數(shù)量通常太大。因此小編給大家解析高光譜相機幾種常用使用技術：

點掃描

一種可能性是使用某種光譜儀與二維掃描成像設備(掃帚掃描儀)結合使用。在任何特定時間，人們接收來自某一方向的光并記錄光譜。例如，可以使用一種簡單的攝譜儀，在一維光電二極管陣列前面帶有衍射光柵。

完整的高光譜圖像需要二維掃描所有圖像方向，并且通常需要大量的采集時間。此外，入射光的使用效率非常低，并且很容易出現(xiàn)運動偽影。

盡管該方法允許人們使用相當傳統(tǒng)的光譜儀，但由于上述限制以及掃描光學器件(通常帶有機械部件)的需要，它并不經(jīng)常使用。

線掃描

線掃描是高光譜成像最常用的圖像采集技術。這意味著在任何時間點獲取一條線的圖像信息(推掃式掃描儀)。線的選擇通常是通過在圖像平面中放置光學狹縫來完成的。此外，使用衍射光柵或其他色散光學元件來在垂直于狹縫的方向上空間分離不同的波長分量。然后可以將光發(fā)送到二維圖像傳感器(焦平面陣列)，其中一個方向對應于空間坐標，另一個方向對應于波長。人們可以使用可更換光柵來覆蓋具有不同光譜分辨率的不同光譜區(qū)域。

圖像的完成需要對所提到的狹縫、或整個成像儀器或成像對象的不同方向進行多次這樣的記錄。例如，飛機或太空衛(wèi)星上的儀器自然會朝一個方向移動，該方向應垂直于圖像線的方向。類似地，人們可以對正在移動的物體進行成像，例如沿著工廠的傳送帶移動。在其他情況下，需要移動鏡或其他類型的掃描光學器件來對觀察方向進行一維掃描。

與點掃描相比，圖像采集速度更快，并且減少了運動偽影的可能性。所需的焦平面陣列類型相當簡單;它只需在整個感興趣的波長范圍內(nèi)表現(xiàn)出足夠高的響應度。在設備校準中可以考慮響應率的波長依賴性。

然而，輸入光的使用并不是非常有效，因為一次只能利用對應于一條線的光。

光譜掃描

本質上可以通過將可調諧光學帶通濾波器集成到相機中來實現(xiàn)高光譜成像。然后一次記錄一個波長槽的圖像，并將來自許多此類記錄的數(shù)據(jù)組合到高光譜立方體中。盡管可以始終利用所有圖像方向的光，但在任何時候僅使用很小的光譜槽，因此光利用效率與線掃描同樣低。此外，實現(xiàn)高光譜分辨率的可調諧帶通濾波器并不容易。

或者，可以使用波長可調照明，例如利用光學參量振蕩器。每次圖像曝光都是針對一個波長進行的，并且使用不同波長的多次曝光可提供高光譜圖像。

光譜掃描的一個主要優(yōu)點是可以使用傳統(tǒng)的成像儀器。例如，人們可以為顯微鏡配備合適的濾光片來執(zhí)行高光譜顯微鏡檢查。

光譜掃描的另一個優(yōu)點是能夠以任意順序記錄不同波長通道的圖像。換句話說，不必每次都記錄完整的高光譜立方體，而是可以根據(jù)具體的成像目的和情況選擇波長。例如，人們可以定期僅使用一組有限的波長進行操作，并且僅在某些情況下(例如，當檢測到某些感興趣的物體時)以不同的波長獲取圖像。

空間光譜掃描

空間光譜掃描是空間掃描和光譜掃描的一種混合，其中二維圖像傳感器的每次記錄都代表高光譜立方體的對角線切片。雖然傳感器上的一個空間坐標僅對應于一個空間坐標，但第二個坐標是波長編碼的。完成高光譜立方體需要進行一維掃描。

快照成像

特別是對于天文學應用來說，有效利用入射光至關重要。因此，非常希望通過使用某種快照成像來避免任何空間或光譜掃描。為此目的已經(jīng)開發(fā)出大量不同的技術方法，并且所有這些方法都導致相對復雜且昂貴的技術設置。

僅舉一個例子，人們可以將場景成像到光纖束的輸入，該光纖束的制作使得輸出光纖沿一條線排列。(還有其他光學裝置可以進行此類圖像切片。)然后，可以在垂直于線的方向上分散不同的波長分量，并將光發(fā)送到二維圖像傳感器，或者如果需要的話發(fā)送到多個傳感器大量像素。從這個意義上說，其工作原理與上面解釋的線掃描儀非常相似。然而，人們可以一次處理一張完整的圖像。高數(shù)值孔徑和高纖芯面積比的光纖束對于高效的集光至關重要。

雖然所解釋的方法需要復雜的光學元件，但它可以很自然地提供高光譜立方體數(shù)據(jù)。已經(jīng)開發(fā)了其他方法，其中需要采用復雜的數(shù)據(jù)處理算法來獲取此類數(shù)據(jù)。