高光譜成像儀按照分光方式可以分為哪些類型?
發布時間:2023-06-30
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高光譜成像儀按照分光方式可以分為哪些類型?根據分光方式光譜儀可以分為棱鏡型、光柵型、干涉型、濾光片型、計算成像型。本文對各類型做了介紹。
高光譜成像儀按照分光方式可以分為哪些類型?根據分光方式光譜儀可以分為棱鏡型、光柵型、干涉型、濾光片型、計算成像型。本文對各類型做了介紹。
1.棱鏡型分光方式
利用的是棱鏡的色散能力來分光。使用棱鏡分光,優點是結構簡單,性能穩定,能量透過率高,雜散光少。缺點是單一材料的棱鏡的色散是不均勻的,光譜的分辨率存在非線性,同時單棱鏡還會帶來譜線彎曲及色畸變。如今使用棱鏡的光譜儀多數采用復合棱鏡或曲面棱鏡來修正色散的非均勻性,如雙阿米西棱鏡、Littrow 棱鏡、阿貝恒偏向棱鏡等。
2.光柵型分光方式
利用的是光柵衍射原理,光束經過光柵后由于衍射和干涉會在像面上形成明暗相間的條紋,這些條紋的極大位置與波長大小相關。使用光柵分光優點是結構簡單、色散線性,并且由于光柵型光譜儀的光譜分辨率與狹縫寬度成反比,因此其光譜分辨率較高。缺點是光柵型光譜儀存在高階譜線,會分散一部分能量還會對工作譜段產生干擾,同時會產生較多的雜散光。為了改進這些缺陷,如今已經開發出了新型的分光光柵如凸面光柵、凹面光柵,可以加強分光效率使結構更加簡化,還有棱鏡-光柵組合元件。
3.濾光片型分光方式
是應用最早的分光方式,根據濾光片只有特定的波段可以通過的原理進行分光。這種分光方式包括多相機式、濾光片輪式、線性漸變濾光片式、楔形濾光片式和可調諧濾光片式等。
4.干涉型光譜儀
利用相干成像先得到目標的干涉圖像,再由此圖像獲得物體上特征點的干涉曲線,最后通過逆傅里葉變換計算出所有特征點的譜段曲線,再加上一個維度的掃描即可得到完整的三維數據立方體。干涉型光譜儀包括時間調制型干涉、空間調制型干涉和時空混合調制型干涉。
5.計算層析成像型光譜儀
通過將目標的三維數據立方體從不同方向投影到二維面陣探測器上,然后將這些投影圖像利用層析算法重構而得到目標的數據立方體,即目標的光譜圖像。計算層析型光譜儀一般采用凝視式工作方式,能夠探測位置和光譜特性不斷變換的目標的光譜信息,但由于CCD探測器和色散元件的制約,此類光譜成像技術的成本過高。
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