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超光谱成像技术

2018.2.28

  超光谱成像技术是在多光谱成像技术基础上发展起来的新技术。它是一种集光学、光谱学、精密机械、电子技术及计算机技术于一体的新型遥感技术,能获得空间维和光谱维的丰富信息,属于当前可见红外遥感器的前沿科学。由其物化的成像光谱仪,根据光谱分辨率(光学遥感器的性能指标之一,是指遥感器在接收目标辐射的光谱时,能分辨的最小波长间隔。这种间隔越窄,光谱分辨率越高)的不同,可分为多光谱型、超光谱型和超高光谱型三种,其光谱分辨率分别为几十个、数百个和上千个谱段。

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  传统的光学成像技术是利用物质的形态特征来区分它们,而这种技术并不总是高效率的。例如,对海水中叶绿素浓度的测量单靠形态学的特征,其测量精度往往是很低的。然而,若利用物质光谱特征法来进行解决,便可得到人们极其满意的结果。众所周知,任何两种不同的物质决不会有完全相同的光谱特性曲线。反之,任何一种物质也决不会有两种不同的光谱特性曲线。也就是说,物质的光谱特性曲线是唯一的。

  早在上世纪60年代,最初的多光谱成像技术应用于地球资源卫星和军事卫星,此时能够探测的光谱波段不超过10个。随着军事侦察、监视需求的拓展,对目标需要更详细深入的了解,以便进行分析、判断和作战决策,这就需要获取更多的光谱段上的信息;同时由于各种分光技术的以及工作于各波段的大规模焦平面阵列及多路读出电路等核心技术的进展,迅速推动了超光谱技术的发展。工程上规定多光谱探测技术采用的工作波段较少,一般10-20

个,光谱分辨率在△λ/λ=0.1左右。超光谱探测技术采用更多的工作波段,一般为100-200个,光谱分辨率在△λ/λ=0.01左右。目前,随着技术的发展,已经出现了超高光谱探测技术的概念,即工作波段达到约1000个,△λ/λ≤0.001。

  相比多光谱探测技术而言,超光谱探测设备由于有更高的光谱分辨率,可在大量波段上工作,所以可用于多种工作场合,有更强的适应性,并且可以作为多光谱探测设备最佳波段选择的研究工具。

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