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為了在獲取大量地物目標(biāo)窄波段連續(xù)光譜圖像的同時(shí)，獲得每個(gè)像元幾乎連續(xù)的光譜數(shù)據(jù)，科技人員研制出了成像光譜儀，這個(gè)名稱(chēng)也和它的由來(lái)一致。成像光譜儀在20世紀(jì)80年代初正式開(kāi)始研制，是新一代傳感器。
成像光譜儀的工作原理
地面物體的反射光通過(guò)物鏡成像在狹縫平面,狹縫作為光欄使穿軌方向地面物體條帶的像通過(guò),擋掉其他部分光。地面目標(biāo)物的輻射能通過(guò)指向鏡,由物地面物體的反射光通過(guò)物鏡成像在狹縫平面,狹縫作為光欄使穿軌方向地面物體條帶的像通過(guò),擋掉其他部分光。地面目標(biāo)物的輻射能通過(guò)指向鏡,由物鏡收集并通過(guò)狹縫增強(qiáng)準(zhǔn)直照射到色散元件上，經(jīng)色散元件在垂直條帶方向按光譜色散，用會(huì)聚鏡會(huì)聚成像在傳感器使用的二維測(cè)CCD面陣列探，元件被分布在光譜儀的焦平面上。焦平面的水平方向平行于狹縫，稱(chēng)空間維,每一行水平光敏元上是地物條帶一個(gè)光譜波段的像;焦平面的垂直方向是色散方向,稱(chēng)光譜維,每一列光敏元上是地物條帶一個(gè)空間采樣視場(chǎng)(像元)光譜色散的像。這樣,面陣探測(cè)器每幀圖像數(shù)據(jù)就是一個(gè)穿軌方向地物條帶的光譜數(shù)據(jù)定,加上航天器的運(yùn)動(dòng),以一速率連續(xù)記錄光譜圖像,就得到地面二維圖像,即圖像立方體。
成像光譜儀的優(yōu)點(diǎn)
成像光譜儀數(shù)據(jù)具有光譜分辨率*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(lèi)似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(chēng)為影像立方體。
成像光譜儀的應(yīng)用
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。
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。
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。
目前成像光譜儀主要應(yīng)用于高光譜航空遙感。在航天遙感領(lǐng)域高光譜也開(kāi)始應(yīng)用。
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