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手持式高光谱成像仪工作原理及应用介绍

时间:2022-04-20 点击次数:655
  手持式高光谱成像仪通过高光谱成像获取待测物的高光谱图像,包含了待测物的丰富的空间、光谱和辐射三重信息。这些信息不仅表现了地物空间分布的影像特征,同时也可能以其中某一像元或像元组为目标获取它们的辐射强度以及光谱特征。辐射、影像与光谱是高光谱图像中的3个重要特征,这3个特征的有机结合就是高光谱图像。
 
  与全色和多光谱成像相比较,高光谱成像有以下显著优势:
 
  (1)有着近似连续的地物光谱信息。高光谱影像在经过光谱反射率重建后,能获取与被探测物近似的连续的光谱反射率曲线,与它的实测值相匹配,将实验室中被探测物光谱分析模型应用到成像过程中。
 
  (2)对于地表覆盖的探测和识别能力极大提高。高光谱数据能够探测具有诊断性光谱吸收特征的物质,能准确的区分地表植被覆盖类型,道路地面的材料等。
 
  (3)地形要素分类识别方法是多种多样的。影像分类既可以采用如贝叶斯判别、决策树、神经网络、支持向量机的模式识别方法,也可以采用基于被探测物的光谱数据库的光谱进行匹配的方法。分类识别特征是既可以采用光谱诊断特征,也可以采用特征选择与提取。
 
  (4)地形要素的定量和半定量分类识别将成为可能。在高光谱影像中能估计出多种被探测物的状态参量,大大的提高了成像高定量分析的精度和可靠性。
 
  工作原理
 
  高光谱成像仪将成像技术和光谱技术结合在一起,在探测物体空间特征的同时并对每个空间像元色散形成几十个到上百个波段带宽为10nm左右的连续光谱覆盖。根据成像光谱仪的扫描方式,其工作原理也不尽相同,作为光学成像仪成像的一个例子,这里简述一下焦平面探测器推扫成像原理。
 
  应用:
 
  应用范围遍及化学、物理学、生物学、医学等多个领域,对于纯定性到高度定量的化学分析和测定分子结构都有很大应用价值。如在生物化学研究中,可以利用喇曼光谱鉴别一些物质的种类,还可以测定分子的振动转动频率,定量地了解分子间作用力和分子内作用力的情况,并推断分子的对称性,几何形状、分子中原子的排列,计算热力学函数、研究振动一转动拉曼光谱和转动拉曼光谱,可以获得有关分子常数的数据。对非极性分子,因为它们没有吸收或发射的转动和振动光谱,振动转动能量和对称性等许多信息反映在散射谱中。对于极性分子,通过红外光谱固然可以获得不少分子参数的知识,但是为了得到更完备的资料,也往往同时观测红外光谱和拉曼光谱,它们具有不同的选择定则,可以提供互补的数据。现在这两种光谱相互配合已经成为有力的研究工具。
 
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