多光譜撒穷，高光譜，超光譜成像系統(tǒng)之間原理及關(guān)鍵器件的區(qū)別

正文

光譜成像技術(shù)姊氓，有時(shí)又稱成像光譜技術(shù)，融合了光譜技術(shù)和成像技術(shù)领追，交叉涵蓋了光譜學(xué)他膳、光學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)绒窑、電子技術(shù)和精密機(jī)械等

多種學(xué)科棕孙，能夠同時(shí)獲得目標(biāo)的兩維空間信息和一維光譜信息。

光譜成像技術(shù)發(fā)展到今天，出現(xiàn)的光譜成像儀的種類和數(shù)量己經(jīng)具有較大規(guī)模蟀俊，因而可以從光譜分辨率钦铺、信息獲取方式（掃描方式）、

分光原理和重構(gòu)理論等不同的視角對(duì)光譜成像技術(shù)進(jìn)行分類肢预。

多光譜矛洞，高光譜，超光譜烫映，這些在光譜成像領(lǐng)域大家耳熟能詳?shù)拿~看起來僅一字之差沼本，實(shí)際上他們到底會(huì)有什么樣的區(qū)別呢，我們來看下面這個(gè)表格

多锭沟、高抽兆、超光譜的比較

從圖中我們可以看出所謂的多光譜，高光譜族淮，超光譜三者之間的區(qū)別主要在于在相同波段下光譜的分辨率以及光譜通道個(gè)數(shù)辫红。就拿可見

光波段380nm-780nm來說，多光譜的光譜分辨率一般在幾十個(gè)nm左右祝辣，通道數(shù)只有幾個(gè)贴妻，通常情況下通道數(shù)不會(huì)超過10個(gè)。高光譜

的光譜分辨率一般都在幾個(gè)nm的水平蝙斜，通道數(shù)一般都在上百個(gè)名惩。對(duì)于超光譜來說，光譜分辨率都在一個(gè)納米一下乍炉，因?yàn)楣庾V分辨率很

高绢片，所以通道一般都是連續(xù)的，通道數(shù)都會(huì)很高岛琼。

在分光原理上底循，多光譜，高光譜槐瑞，超光譜三者也是不相同的熙涤，多光譜由于通道數(shù)較少，一般都采用帶通濾色片的方法困檩，一般常見的有

用濾色片轉(zhuǎn)輪祠挫，或者多個(gè)相機(jī)通道，每個(gè)通道使用不同的濾色片（如下圖） 

近些年還有一種新的多光譜技術(shù)是基于相機(jī)sensor的像素點(diǎn)鍍膜的技術(shù)悼沿，在相機(jī)的每個(gè)像素點(diǎn)上進(jìn)行鍍膜等舔，相當(dāng)于給相機(jī)的每個(gè)像素

點(diǎn)都加上了微型的濾色片

上圖我們可以明顯的看出基于鍍膜的多光譜成像設(shè)備在體積和重量上相比于傳統(tǒng)的多光譜成像設(shè)備有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，不過基于鍍膜的

多光譜成像設(shè)備也有其劣勢(shì)糟趾，由于每個(gè)像素點(diǎn)的鍍膜不同慌植，不同像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)通道甚牲，使得單通道的像素點(diǎn)減少，圖像的空間分辨

率會(huì)有所下降蝶柿≌筛疲基于多通道的多光譜成像設(shè)備和像素點(diǎn)鍍膜的多光譜設(shè)備由于這兩種設(shè)備的體積和重量都非常的小巧，十分適合于搭載

在無人機(jī)設(shè)備上使用交汤。

傳統(tǒng)的高光譜成像系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是依靠于聲光可調(diào)諧濾波器（Acousto-Optic Tunable Fliter）

或者液晶可調(diào)諧濾波器（Liquid-Crystal tunable Fliter） 

這些圖片都只是濾波器件雏赦，并不是完整的高光譜成像設(shè)備，還缺少相應(yīng)的鏡頭芙扎，接口星岗，成像相機(jī)，電路等組成部分戒洼，高光譜成像設(shè)備雖

然在光譜方面比起多光譜設(shè)備有了飛躍性的提升伍茄，但其體積，重量以及價(jià)格都比多光譜設(shè)備高出不少施逾。而且由于重量過重，一般都只是

在地面上使用高光譜設(shè)備例获，不會(huì)去搭載到空中去使用汉额。

超光譜設(shè)備一般都是基于光柵單色儀實(shí)現(xiàn)的，其中根據(jù)使用光柵種類的不同又分為普通光柵單色儀也就是機(jī)械刻劃的光柵單色儀的超光

譜成像系統(tǒng) 

和基于體布拉格光柵（VBG）的單色儀（LLTF）制成的超光譜成像系統(tǒng)

這兩類的超光譜具有超高的光譜分辨率榨汤，所以通道數(shù)對(duì)于這兩類設(shè)備一般沒有太大的意義蠕搜，大家比較常見的都是比較光譜分辨率和使用

波段，這兩種之間又會(huì)有一些差異收壕， 基于刻劃光柵的超光譜的光譜分辨率的極限會(huì)比基于體布拉格光柵的超光譜的光譜分辨率還要

高妓灌，一般而言刻劃光柵的超光譜分辨率最好的情況下可以到0.02nm-0.05nm這個(gè)數(shù)量級(jí)的水平，體布拉格光柵的超光譜極限分辨率一

般都在0.6-2nm這個(gè)水平蜜宪，雖然在光譜分辨率極限上刻劃光柵類型的超光譜設(shè)備有優(yōu)勢(shì)虫埂，但在相同的光譜分辨率下，體布拉格光柵的成

像設(shè)備在通光量要比機(jī)械刻劃光柵的成像設(shè)備高2-3倍圃验。在體積和重量上掉伏，超光譜設(shè)備比高光譜設(shè)備還要大和重，相應(yīng)的價(jià)格也會(huì)高不

少澳窑，由于成像原理的使得超光譜成像時(shí)間一般都會(huì)比較長(zhǎng)斧散，并且儀器防震性一般，超光譜設(shè)備一般都是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境來進(jìn)行使用摊聋。

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