高光譜成像儀結(jié)合光譜技術(shù)和圖像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能夠很好的捕獲光譜信息和圖像信息。其豐富的光譜信息能夠有效的提取樣品內(nèi)部特征，被廣泛的應(yīng)用于不同行業(yè)樣品信息的檢測(cè)。那么，高光譜成像儀的原理是什么？高光譜成像儀有何具體應(yīng)用？下文為大家進(jìn)行了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！
高光譜成像儀的成像原理：
高光譜成像系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，如下圖所示硬件最重要的部件是傳感器，還包括光源、掃描器和控制裝置等。傳感器主要由物鏡、光譜儀和CCD陣列探測(cè)器。光譜儀主要有兩種：干涉型成像光譜儀和光柵型成像光譜儀。CCD陣列探測(cè)器分為線陣探測(cè)器和面陣探測(cè)器。軟件部分主要包括光譜預(yù)處理軟件和數(shù)據(jù)采集及處理軟件等。
下圖所示為高光譜成像原理示意圖。高光譜成像系統(tǒng)最重要的組成是光譜儀，光譜儀有一個(gè)棱鏡-光柵-棱鏡單元，此單元可以阻止環(huán)境光的干擾，而且在光譜儀獲得被測(cè)物體的一行圖像時(shí)，此單元可以將光線從每行圖像的像素點(diǎn)色散到光譜軸上，這樣就獲得了在空間軸和光譜軸上的一維影像和光譜信息。由于物體或物鏡的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，就形成了整個(gè)物體的光譜圖像。最終在CCD陣列探測(cè)器上完成對(duì)每個(gè)瞬間信號(hào)的獲取，得到高光譜三維圖像數(shù)據(jù)塊。
高光譜成像儀的具體應(yīng)用：
1.用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)
農(nóng)業(yè)攸關(guān)國計(jì)民生，農(nóng)業(yè)信息至關(guān)重要。高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展為遙感信息定量應(yīng)用開辟了新的領(lǐng)域，并逐漸成為新興的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)最重要的技術(shù)手段之一。高光譜遙感技術(shù)可以準(zhǔn)確獲得植物的精細(xì)光譜信息，建立監(jiān)測(cè)模型，從而能夠精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)作物的類型及播種面積、作物的生長環(huán)境及病蟲害、作物生理生化性狀、作物長勢(shì)和產(chǎn)量品質(zhì)等，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的科學(xué)化管理和實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，為作物的科學(xué)管理和高產(chǎn)高效提供技術(shù)保障。
2.用于植被調(diào)查
高光譜可用來估計(jì)一些森林物理參數(shù)，如葉面積指數(shù)（LAI）、材積、密度、森林覆蓋度、樹高等。LAI是植被重要的生物物理參數(shù)和植物生態(tài)研究中的一個(gè)重要指標(biāo)，它與生物量、植被長勢(shì)均密切相關(guān)。過去應(yīng)用遙感方法估計(jì)森林LAI的研究主要局限于一些相對(duì)較寬的波段的多光譜數(shù)據(jù)，精度不高，原因之一是寬波段高光譜遙感數(shù)據(jù)中往往混有相當(dāng)比例的非植物光譜，致使各種植被指數(shù)與LAI的關(guān)系不緊密，而這種非植物光譜在高光譜遙感中采用光譜微分技術(shù)可以得到有效抑制，從而提高遙感數(shù)據(jù)LAI的相關(guān)性。
3.用于巖礦探測(cè)
與多光譜遙感相比，高光譜遙感能夠以更高的光譜分辨率提取地物的診斷性光譜特征，這使得在多光譜遙感中不可區(qū)分的巖石和礦物光譜，可在高光譜遙感中得到精確識(shí)別。利用高光譜遙感識(shí)別巖礦，能夠直接提供同礦床成礦和蝕變相關(guān)的礦物種類、分布以及豐度信息?；谶@些巖礦信息，可以有效地圈定相關(guān)礦產(chǎn)資源的勘探范圍，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源大面積快速勘查。
4.用于水體水質(zhì)調(diào)查
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類活動(dòng)的不斷擴(kuò)張，各種水體的水質(zhì)狀況越來越受到影響，水環(huán)境監(jiān)測(cè)已刻不容緩。20世紀(jì)70年代開始，一些國家應(yīng)用航空遙感監(jiān)測(cè)海岸帶污染，應(yīng)用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)區(qū)域性的海上溢油、赤潮事件。赤潮水體與正常水體的光譜曲線形狀在700nm附近有所不同，差異表現(xiàn)在是否存在中心波長大于685nm的熒光峰，即赤潮水體的特征反射峰。寬光譜波段不能有效捕捉水體復(fù)雜的光譜特性，而高光譜遙感數(shù)據(jù)具有較高的空間分辨率和連續(xù)的光譜信息，能進(jìn)行有效的水體水色因子探測(cè)及提高光學(xué)水質(zhì)參數(shù)反，演精度。
5.用于大氣科學(xué)研究
高光譜遙感技術(shù)在大氣研究中的突出應(yīng)用是云蓋制圖、云頂高度與云層狀態(tài)參數(shù)估算、大氣水汽含量與分布估算、氣溶膠含量估計(jì)與大氣光學(xué)特性評(píng)價(jià)等。利用高光譜成像技術(shù)，在準(zhǔn)確探測(cè)大氣成分的基礎(chǔ)上，能提高天氣預(yù)報(bào)、災(zāi)害預(yù)警等的準(zhǔn)確性與可靠性。
