您需要成像光谱仪了
高光谱成像仪操作指南
高光谱成像仪（版本1.1 2012-02-29）操作指南(草案试行版)1.光谱相机简介1.1．什么是光谱相机？光谱相机是一种将SPECIM的成像光谱仪和面阵单色照相机完整的结合在一起的系统。
成像光谱仪每次成目标上一条线的像，并分光使每个光谱成分对应线阵上的一个像素点。
因此，每一幅来自光谱相机的图像结构包括一个维度（空间轴）上的线阵像素和在另一个维度（光谱轴）上的光谱分布（光在光谱元素的强度），如下图所示的说明。
成像光谱仪和面阵单色照相机已经被正确的校直和固定在一起，不需要用户去调节和校直。
图1.1. 光谱照相机的工作原理。
想了解我们最新开发的光谱照相机或者其他产品，请访问我们的网站.1.2．光谱相机的成像光谱仪光谱相机的成像光谱仪使用一个新的准直（轴上）光学构造和一个体全息透射光栅。
这种构造提供高衍射效率和很好的线性光谱。
由于轴上操作引起的几何畸变和透射光学的应用引起的独立的入射光偏振。
透射光栅是人造全息在两块玻璃粘板之间的DCG（DiChormated Gelation）的上。
DCG有很高的衍射效率、较低的色散、较低的多级衍射和不产生鬼线。
由于这种材料较高的特征而普遍被用来生产光学元件。
这种全息光栅是密封的，可以承受相当大的湿度、温度范围在-20-120° C、物理撞击和振动。
典型的衍射效率如图2.1.所示。
这里所涉及的值仅供参考并且它们可能各不相同。
每个光栅都是单独测试的。
光谱照相机可用的有四个标准波段和分辨率供于选择。
光谱相机V8（380-800nm）和V9（430-900nm）的光谱范围高于一个倍频，需要加一个遮光滤波片防止二级光谱与一级光谱的尾部叠加。
图2.1.图(a) VIS（400-700nm）和VIS-NIR（450-900nm）体相位全息透射光栅的典型衍射效率。
图（b）显示体相位全息透射光栅对偏振的依赖很低，图中曲线分别是平行和垂直偏振光。
图（c）显示的是典型偏振依赖于反射光栅（对平行和垂直偏振）。
成像光谱仪特点
成像光谱仪特点
成像光谱仪的主要特点如下：
1、高光谱分辨率：成像光谱仪能够获取地表物体的高光谱分辨率数据，这意味着它能够提供比传统遥感器更详细的地物光谱信息。
这使得成像光谱仪在识别和分析地表物质方面具有更高的精度和灵敏度。
2、多光谱成像：成像光谱仪通常具有多个光谱通道，每个通道覆盖不同的光谱范围。
这使得它能够同时获取地表物体的多个光谱信息，从而提供更全面的地物特征。
3、高空间分辨率：成像光谱仪通常具有较高的空间分辨率，这意味着它能够获取地表物体的详细形状和结构信息。
这使得成像光谱仪在地质调查、环境监测、城市规划等领域具有广泛的应用前景。
4、实时数据处理：成像光谱仪通常配备有实时数据处理系统，能够实时处理和分析获取的光谱数据。
这使得成像光谱仪在实时监测和预警方面具有较高的应用价值。
Headwall高光谱成像光谱仪
Hyperspec 高光谱成像分析仪
TM
遥感探测
生命科学
食品安全
流程制造
采矿与产探测
空间与卫星
系统规格
国际认同，多项奖励
100 Award
Product Innovation Award
Achievement Award
New England Innovation Award
一体 式 镜扫系 统
自动聚焦、扫描功能 快速获取高光谱空间数据 可选定位平台、光源等
机载/艇 载系统
低重量 、 高性能的成像光谱 系统 可见 、 近红外多波段可选 完整硬件 、 软件支持的解决 方案
NBL IMAGING SYSTEM LTD．
应用领域
遥感探测 精细农业，环境监测 采矿和勘探 食品安全和质量控制 军事/国 防,目 标识别和跟踪 法庭科学 生命科学，显微成像 制药，药物研究 循环生产和分选 机器视觉 叶片的高光谱观察和伪彩显示
TM
TM
室内、室外 、镜扫、机载/艇 载等多 种平台可选
带移 动 台的室 内 平台
配备全视野宽度均一线性照 明光源, VIS-SW IR通用 同步载物台/相 机操作 光源距离和成像距离可调 250毫米线性移动距离，0.5um 步进精度
倾斜和 摆 扫的 野 外平台
倾斜和摆扫两种模式,多 个 安装位置 最大有效载荷：11Kg 旋转精度：0.0075° 全景环扫功能
Hyperspec 高光谱成像分析仪
产品特点 Hyperspec 高光谱成像分析仪
专利的全息光栅为核心的C-T同轴反射光路设计 优良的色差校正光学性能, 超 低杂散光<0.02% 出厂前光学校准，使用时无需再次校准 狭缝可更换，适用多种环境要求 最佳高光谱分辨率 1-2 nm 光谱探测无运动部件，成像更稳定 VIS, VNIR, EVNIR, NIR, SW IR可选 （380-825nm）,（400-1000nm）,（600-1600nm）, （900-1700nm）,（ 1000-2500 nm） 多种焦距像差校正镜头可选, 最 大光圈F/ N1.4~2.2 (根据镜头选择略有不同) 可选光纤输入，多达100点以上同步探测能力
成像光谱仪光谱与辐射定标
成像光谱仪光谱与辐射定标成像光谱仪是一种光学仪器，可以同时获取被观测物体在不同波长范围内的光谱信息，并通过对光谱进行处理和分析来获取被观测物体的信息。
光谱是根据不同波长的光分量组成的，通过光谱分析，可以得到被观测物体的化学成分、温度、密度等信息。
成像光谱仪的光谱定标是指对光谱仪进行标定，建立光谱与辐射之间的关系。
光谱与辐射的关系可以描述为辐射强度随波长的变化。
通常，光谱定标需要先收集一系列已知辐射强度的光源，然后通过测量这些光源的光谱，建立光谱与辐射强度之间的定标曲线或关系模型。
光谱定标的目的之一是确保成像光谱仪的测量结果准确可靠。
光谱仪的测量结果会受到仪器本身的光学性能、检测器的响应特性等因素的影响。
通过光谱定标，可以排除这些因素的影响，使测量结果更加准确。
光谱定标还可以提供光谱校准的功能。
光谱仪的光谱范围通常是通过光栅或棱镜进行波长分离的，而光栅或棱镜的波长划分是有限的，存在一定的误差。
通过光谱定标，可以准确地知道每个波长点的对应辐射强度，从而校准光谱仪的波长分辨率。
光谱定标的方法有多种，常见的方法包括使用标准光源、黑体辐射源、大气窗口等。
标准光源是一种已知辐射强度和波长的光源，通过测量标准光源的光谱，可以建立光谱与辐射强度之间的定标关系。
黑体辐射源是一种热辐射源，通过测量黑体辐射源的辐射光谱，可以建立光谱与辐射强度之间的关系。
大气窗口是指大气层中透过的波长范围，通过测量大气窗口内的光谱，可以进行大气校正，提高光谱测量的准确性。
光谱定标的过程中还需要考虑一些因素。
例如，光谱仪的响应特性和漂移情况。
光谱仪的响应特性是指光谱仪对不同波长光的检测效率，测量时需要对不同波长的光谱进行响应修正。
漂移是指光谱仪在使用过程中可能出现的性能变化，需要定期进行校正和维护。
光谱与辐射定标是成像光谱仪中非常重要的一环。
准确的光谱定标可以提高光谱测量的准确性和可靠性，进而对被观测物体进行准确的分析和识别。
在实际应用中，不同的光谱定标方法和策略可以根据具体的测量需求进行选择和优化，以得到最佳的测量结果。
光谱成像的原理与应用
光谱成像的原理与应用1. 引言光谱成像是一种常见的研究光学现象和物质特性的方法。
它利用光的波长和强度信息，对物体进行高精度的成像和分析。
本文将介绍光谱成像的原理和应用。
2. 光谱成像的原理光谱成像是通过采集被测物体反射、透射或发射的光信号进行图像重建。
主要包括以下步骤：2.1 光源选择选择适当的光源对于光谱成像是非常重要的。
常用的光源有白光源、氙灯、激光器等。
每种光源的特点不同，在不同的应用场景下会有不同的选择。
2.2 光谱分离将入射光线分解成不同波长的光谱是光谱成像的基础。
常见的光谱分离技术有光栅、棱镜、光学干涉、光纤等。
这些技术可以将光谱分离并定位到相应的像素点上。
2.3 光谱检测光谱检测是获取光谱信息的关键步骤。
常见的光谱检测器有面阵CCD、光电二极管（PD）、光电倍增管（PMT）等。
不同的光谱检测器有着不同的特性，适用于不同的光谱成像应用。
2.4 数据处理通过对获取到的光谱数据进行处理，可以得到图像信息。
常用的数据处理方法包括反射率的计算、信号噪声的去除、图像重建等。
这些处理方法可以提高图像的质量和准确度。
3. 光谱成像的应用光谱成像在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域和具体案例：3.1 生物医学光谱成像在生物医学领域有着广泛的应用。
例如，在癌症检测中，光谱成像可以提供有关病变组织的信息，帮助医生进行诊断和治疗。
此外，光谱成像还可以用于药物研发、细胞分析等方面。
3.2 材料科学光谱成像在材料科学中也有着重要的应用。
例如，通过光谱成像，可以对材料的化学组成、结构和表面形态进行分析和研究。
这对于新材料的开发和应用具有重要意义。
3.3 食品安全光谱成像可以在食品安全方面发挥重要作用。
例如，通过对食品的光谱进行分析，可以检测食品中的残留农药、重金属等有害物质。
这有助于保障食品的质量和安全。
3.4 环境监测光谱成像可以在环境监测领域中应用。
例如，通过光谱成像，可以对水体、大气等环境进行监测和评估。
光谱成像的原理图解和应用
光谱成像的原理图解和应用1. 光谱成像的原理光谱成像是一种利用电磁辐射光谱信息进行成像的技术。
其原理基于物体对不同波长光的吸收、反射或发射的特性，通过采集不同波长的光信号，并将其转化为图像形式。
光谱成像的原理可以概括为以下几个步骤：1.光源和物体交互：首先，光源发射出具有不同波长的光，这些光线会与待测物体交互。
2.光的分离：交互后的光线会经过一个光谱仪或光栅，将光线分离成不同波长的组成部分。
3.光信号的捕捉：分离后的光线会被光学探测器接收和捕捉，例如像素阵列或光电二极管。
4.光信号的处理：捕捉到的光信号会通过数码转换器进行模数转换，并通过算法进行数字信号处理。
5.图像生成：处理后的信号根据像素位置和光谱信息生成一幅图像。
通过光谱成像，我们可以获取物体在不同波长下的光谱特征，进而获得更全面、详细的物体信息。
2. 光谱成像的应用光谱成像技术在许多领域中得到广泛应用，以下列举了几个主要的应用领域：2.1 医学领域光谱成像技术在医学领域中有多种应用，其中包括：•疾病诊断：光谱成像有助于检测和诊断多种疾病，如癌症、皮肤病等。
通过分析组织或细胞对不同波长光的光谱响应，可以确定异常信号以进行早期预警和诊断。
•手术导航：利用光谱成像技术，医生可以实时观察病变组织在不同波长下的特征，从而引导手术操作，提高手术精确度和安全性。
•药物研发：光谱成像可用于药物分析和药物相互作用的研究，有助于加速新药的研发过程。
2.2 农业领域在农业领域，光谱成像技术也具有重要的应用价值，主要包括：•作物监测：通过光谱成像技术，可以实时监测作物的生长状况和养分吸收情况，帮助农民制定科学的施肥和灌溉方案。
•病虫害检测：不同的病虫害在光谱上有独特的特征，利用光谱成像可以快速检测作物受到病虫害的程度和类型，为精确治理提供参考。
2.3 环境监测光谱成像技术在环境监测中起到了重要作用，主要体现在以下方面：•气象观测：利用光谱成像获取大气中的气体浓度信息，有助于预测和研究气象变化，如酸雨、臭氧层破坏等。
成像光谱仪
成像光谱仪成像光谱仪是一种重要的仪器，用于分析物体的光谱特征。
它将物体反射、辐射或透射的光通过光学系统进行收集和分析，从而得到物体的光谱图像。
成像光谱仪的出现极大地推动了光学领域的发展，并在许多领域得到了广泛的应用。
成像光谱仪的工作原理是利用光的分光特性和光的成像特性相结合。
它利用光具有不同波长的特点，将物体反射、辐射或透射的光分解成不同波长的光信号，然后通过光学系统将这些光信号成像在感光面上，最后得到物体的光谱图像。
成像光谱仪的光学系统通常由光学透镜、光栅、光纤等组成，光谱成像采用的是分光成像技术。
成像光谱仪的应用十分广泛，尤其在遥感、地质勘探、农业生态、环境监测等领域被广泛使用。
在遥感中，成像光谱仪可以获取地表的光谱信息，对地表特性进行分析和研究，如土地覆盖、植被状况、水质等。
在地质勘探中，成像光谱仪可以探测地下物体的光谱反射和发射特性，为地下矿藏的检测和勘探提供了有效的手段。
在农业生态中，成像光谱仪可以对植物的光合作用进行监测，评估植物的生长状态和营养状况，为农业生产提供科学依据。
在环境监测中，成像光谱仪可以对环境中的污染物进行监测和分析，为环境保护和治理提供参考。
成像光谱仪的优势主要在于其高精度、高灵敏度和高分辨率等特点。
通过成像光谱仪，可以实现高精度的光谱分析和成像，以及对物体的光谱特性进行精确的定量和定性分析。
其高灵敏度能够对微弱光信号进行捕捉和分析，对于光纤光源、低强度光源等的探测具有较好的效果。
同时，成像光谱仪的高分辨率可以实现对物体的高清晰度成像，提供更精确的光谱信息。
然而，成像光谱仪也存在一些挑战和限制。
首先，成像光谱仪在数据处理和解析方面需要强大的计算能力和高效的算法支持。
其次，成像光谱仪的制造和维护成本较高，需要专业的技术人才进行操作和维修。
此外，成像光谱仪的使用环境对其性能和稳定性也有一定要求，特殊的工作环境可能会对仪器的准确性和精度产生一定影响。
总的来说，成像光谱仪是一种非常重要的仪器，能够在许多领域为科学研究和应用提供有力支持。
成像光谱仪原理【详解】
论述了成像光谱仪的基本原理以及在农业、林业、工业及科研、环境保护等方面的应用，对我国光谱仪的研究发展概况作了简单介绍。
1 系统工作原理与结构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。
1.1 系统工作原理焦平面探测器推扫成像原理见图1。
地面物体的反射光通过物镜成像在狭缝平面，狭缝作为光栏使穿轨方向地面物体条带的像通过，挡掉其他部分光。
地面目标物的辐射能通过指向镜，由物收镜收集并通过狭缝增强准直照射到色散元件上，经色散元件在垂直条带方向按光谱色散，用会聚镜会聚成像在传感器使用的二维CCD面阵列探测元件被分布在光谱仪的焦平面上。
焦平面的水平方向平行于狭缝，称空间维，每一行水平光敏元上是地物条带一个光谱波段的像；焦平面的垂直方向是色散方向，称光谱维，每一列光敏元上是地物条带一个空间采样视场(像元)光谱色散的像。
这样，面阵探测器每帧图像数据就是一个穿轨方向地物条带的光谱数据，加上航天器的运动，以一定速率连续记录光谱图像，就得到地面二维图像及图形中各像元的光谱数据，即图像立方体。
图1.光谱成像仪数据获取系统的结构1.2 光谱成像仪数据获取系统构成光谱成像仪由光学系统、信号前端处理盒、数据采集记录系统三部分组成。
数据的回放及预处理通过专用软件在高性能的微机上完成。
软件具有如下功能：数据备份；快速回放；数据规整和格式转换；图像分割截取；标准格式的图像数据生成等。
2 成像光谱仪的应用成像光谱仪的应用范围遍及化学、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。
光谱成像的检验技术
光谱成像的检验1. 光谱成像概念光谱成像是通过成像光谱仪记录被检验物体在一定光谱范围内密集均匀分布的多个窄波段单色光的反射光亮度分布或荧光亮度分布，形成由许多单色光影像构成的光谱影像集。
光谱成像组合了光谱技术和数字成像技术，其装置由液晶可调波长滤光镜（LCTF）、数字CCD照相机、照明光源和计算机及专用软件组成，其中由计算机控制的液晶可调波长滤光镜与CCD照相机连接构成了成像光谱仪。
光谱成像首先要根据检材状况和检验目的，按照光学检验原理，选择照明光源和照明条件，在检材上形成适当的反射光亮度分布或荧光亮度分布。
在成像记录时，计算机控制液晶可调波长滤光镜在一定范围内依次透过预先设定的多个等间距波长位置上的窄波段单色光，使检材在各个波段的反射光或荧光透过滤光镜依次到达CCD感应器。
计算机控制CCD感应器记录操作与滤光镜透过单色光操作同步进行，使CCD感应器能够记录检材在相应波段的亮度分布，并将众多单色光亮度影像储存在计算机中形成光谱成像的光谱影像集。
光谱成像记录的光谱影像集包含了检材物体在多幅等间隔波长位置的窄波段单色光亮度分布影像，因此这种成像技术也被称为多光谱成像或超光谱成像。
此外，光谱影像上任意一个像点在各个单色影像中的亮度变化，就是这个像点位置物质的光谱亮度曲线。
由于这些光谱亮度曲线能够在一定程度上反映被检验物体上物质的化学成分，光谱成像又被称为“化学成像”。
这两种名称反映的侧重点不同，光谱成像或超光谱成像强调了这种技术方法的性质和影像集信息的光谱属性，而化学成像更着重强调的是这种技术方法鉴别物质化学成分的应用。
光谱影像集的每幅单色影像记录了物体在相应波长的光亮度分布信息，单色影像的组合记录了物体在所有选定单色波段的光亮度分布信息。
这些表达物体表面光谱亮度分布性质的信息可以由两个空间坐标（X, Y）和一个波长坐标（λ）构成的三维坐标描述，光谱影像集也因此被称为“光谱影像立方体”。
此外，光谱成像记录的影像也可以被想象成为一幅特殊的，其每个像点上不仅有这个像点对应物质的亮度值信息，还含有物质光谱信息的“光谱平面影像”。
多光谱成像仪和视频成像光谱仪技术培训方案
多光谱成像仪和视频成像光谱仪技术培训方案在软硬件部署实施培训中，培训人员需要对多光谱成像仪和视频成像光谱仪的软硬件进行详细的介绍和讲解。
首先，硬件方面，培训人员应向用户介绍多光谱成像仪和视频成像光谱仪的组成部分、外部连接和内部机构。
这些包括摄像头、镜头、滤光片、光源等部件。
在介绍这些部件的同时，应向用户介绍它们各自的作用和工作原理。
例如，摄像头的感光元件可以将光信号转化为电信号，镜头可以改变光的传输路径和焦距，滤光片可以对不同波长的光进行筛选和分离，光源可以为拍摄提供足够的光源和照明。
其次，软件方面，培训人员应向用户介绍多光谱成像仪和视频成像光谱仪的软件系统的安装和配置。
包括仪器驱动程序的安装、相应软件的安装、系统配置和网络连接等。
同时，应向用户介绍软件系统的基本功能和操作界面，以便用户能够熟悉和掌握软件的使用方法。
此外，为了提高软硬件部署实施培训的效果，培训人员还应针对不同用户的需求和使用情况，提供定制化的培训方案。
例如，对于研究领域较为特定的用户，可以向其介绍如何进行仪器的定制化配置和优化，以提高仪器的性能和应用效果。
对于需要进行数据分析和处理的用户，可以向其介绍如何使用相关的数据处理软件和算法，以便更好地利用实验数据进行研究和应用。
总之，在软硬件部署实施培训中，培训人员需要详细介绍多光谱成像仪和视频成像光谱仪的硬件和软件系统，以帮助用户熟悉和掌握仪器的基本配置和操作方法。
这对于用户的实验研究和应用具有重要的意义和价值。
工作流程和操作培训中，培训人员应向用户详细介绍多光谱成像仪和视频成像光谱仪的工作流程和操作步骤。
首先，针对多光谱成像仪，培训人员应介绍如何进行光谱数据采集、存储、处理和分析等操作，以及如何进行实时监控和调整仪器设置等。
具体来说，培训人员可以向用户介绍如何对仪器进行设置，包括选择合适的光源和滤光片、调整曝光时间和感光度、调整观测距离和角度等。
同时，应向用户展示如何采集和存储数据，并使用相关的软件进行数据处理和分析。
成像光谱仪分光技术概览_郑玉权
文章编号:1007-4619(2002)01-0075-06成像光谱仪分光技术概览郑玉权,禹秉熙(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130022)摘 要: 论文介绍了多种成像光谱仪的分光技术。
棱镜或光栅色散型成像光谱仪技术成熟,应用广泛;在发散光束中使用光栅的方法,克服了准直光束用法中的一些缺陷;傅里叶变换光谱仪是遥感探测可见和红外弱辐射的有力工具;光楔成像光谱仪结构简单,随着渐变滤光片工艺技术的成熟,已走向实用化;采用可调谐滤光片的成像光谱仪由于滤光片水平的限制,投入应用还有待时日;采用二元光学元件的成像光谱仪结构紧凑,体积小,扫描速度快,已研制出地面实用型产品;层析成像光谱仪原理新,目前还处在实验阶段;三维成像光谱仪可以同时获取二维影像和一维光谱信息,可实现对迅变目标的观测。
关键词: 成像光谱仪;分光技术;傅里叶变换光谱仪;可调谐滤光片;二元光学元件;层析;三维成像光谱仪中图分类号: TP702 文献标识码: A1 引 言成像光谱仪(即超光谱成像仪)是20世纪80年代开始在多光谱遥感成像技术的基础上发展起来的新一代光学遥感器,它能够以高光谱分辨率获取景物和目标的超多谱段图像,在大气、海洋和陆地观测中正在得到广泛的应用。
成像光谱仪是成像技术和光谱技术的有机结合,它的光学系统一般由望远系统和光谱仪系统组成,光谱仪系统采用的分光技术直接影响着整个成像光谱仪的性能、结构的复杂程度、重量和体积等。
本文在介绍传统的棱镜、光栅色散型成像光谱仪的基础上,概括了新发展起来的成像光谱仪分光技术,主要包括傅里叶变换光谱仪、采用可调谐滤光片的凝视型成像光谱仪、渐变滤光片(光楔)成像光谱仪、采用二元光学元件的成像光谱仪、层析成像光谱仪和完全无动件的三维成像光谱仪。
2 棱镜、光栅色散型成像光谱仪2.1 在准直光束中使用棱镜或光栅的分光技术 棱镜和光栅色散型成像光谱仪出现较早、技术比较成熟,绝大多数航空和航天成像光谱仪均采用了此类分光技术,棱镜和光栅的典型应用方式如图1所示。
二、高光谱遥感成像机理与成像光谱仪
CCD SPECTRUM
Δ L : 光程差 [mm]
WAVELENGTH [nm]
29
干
涉
仪
2.6 成像光谱仪的光谱成像方式
（2）干涉型成像光谱仪(Fourier Imaging Interferometer)
M 1 '
迈 克 尔
G1
M 2 G2
M 1
相干辐射在探测器上产生的光强Ι(δ)为：
2.4 高光谱遥感成像关键技术
遥感器的光谱响应与下列因素有关: （1）能量流(Energy Flux),指从地面反射或辐射进入探测器的能量总和。 （2）平台高度，对于给定的地面分辨单元来说，进入仪器的能量与平台高 度成反比。 （3）光谱分辨率，光谱通道越宽，即光谱分辨率越低，探测器接收的信号 越强。 （4）瞬时视场角（IFOV），探测器元件（Element）的物理尺寸和扫描光 学系统的焦距决定了IFOV，而IFOV越小，其光谱响应也越弱。 （5）探测器凝视时间（Dwell Time），探测器的瞬时视场角扫过地面分辨 单元的时间称为凝视时间，其大小为行扫描时间与每行像元数的比值。凝 视时间越长，进入探测器的能量越多，光谱响应也就越强。 21
2.2 高光谱遥感成像特点
成像光谱仪：
与地面光谱辐射计相比，成
像光谱仪不是在“点”上的光谱测
量，而是在连续空间上进行光谱
测量，因此它是光谱成像的；
与传统多光谱遥感相比，其
成像光谱仪光谱与辐射定标
成像光谱仪的光谱定标和辐射定标的目的是为了确定
遥感传感器的波段中心波长和带宽，以及光谱响应函数，并监测仪器性能的变化，相应调整定标参数。
光谱定标是通过各种标准辐射源，在不同波谱段建立成像光谱仪入瞳处的光谱辐射亮度值与成像光谱仪输出的数
字量化值之间的定量关系。
具体来说，它是在仪器运行之后，还需要定期定标，以监测仪器性能的变化，相应调整定标参数。
辐射定标是建立成像光谱仪入瞳处的光谱辐射亮度值
与标准辐射源的定量关系。
它通过各种标准辐射源，如绝对辐射源（如标准辐射源、标准灯）或相对辐射源（如黑体辐射源），在成像光谱仪的入瞳处进行定标，以确定各波段的光谱辐射亮度值。
此外，在遥感数据获取中，专门针对航空遥感尤其是无入机遥感载荷的定标场建设及外场光谱与辐射定标理论方
法研究的缺失，严重影响了航空遥感数据定量化水平。
因此，建设专门的定标场并开展外场光谱与辐射定标理论方法研
究是非常必要的。
总的来说，成像光谱仪的光谱与辐射定标是为了提高遥感数据的准确性和可靠性，是遥感数据获取的重要环节。
成像光谱技术简介
成像光谱技术1.成像光谱技术发展简述光谱技术是指利用光与物质的相互作用研究分子结构及动态特性的学科，即通过获取光的发射、吸收与散射信息可获得与样品相关的化学信息，成像技术则是获取目标的影像信息，研究目标的空间特性信息。
这两个独立的学科在各自的领域里已有数百年的发展历史，但是知道上个世纪六十年代，遥感技术兴起，空间探测和地表探测一时成为科学界研究的热点，人们希望得到的不单纯是目标的影响信息或者目标的光谱信息，而是同时得到影像信息和光谱信息，这一需求极大的导致了成像技术和光谱技术的结合，催生出了成像光谱技术。
所谓光谱成像技术，其本质是充分利用了物质对不同电磁波谱的吸收或辐射特性，在普通的二维空间成像的基础上，增加了一维的光谱信息。
由于地物物质组成的不同，其对应的光谱之间存在差异（即指纹效应），从而可以利用地物目标的光谱进行识别和分类。
光谱成像技术可以在电磁波段的紫外、可见光、近红外和中红外区域，获取许多窄并且光谱连续的图像数据，为每个像元提供一条完整并且连续的光谱曲线。
图1 成像光谱技术示意图图1.1就是成像光谱技术的示意图，成像光谱仪得到一个三维的数据立方体，从每个空间象元都可以提取一条连续的光谱曲线，通过谱线的特征分析，继而用于后续的测探等目的。
2.成像光谱仪的分类成像光谱仪是成像光谱技术发展的必然产物，是可以同时获取影像信息与像元的光谱信息的光学传感器，是成像光谱技术得以实现的实物载体，根据不同的分类标准可以进行多种分类，主要有以下几种：(1)根据成像光谱仪的光谱分辨率不同，可以分为多光谱成像仪(MultispectralImager, MSI)，高光谱成像仪(Hyperspectral Imager, HSI)，超光谱成像仪(Hyperspectral Imager, USI)。
多光谱成像仪：获得的目标物的波段在3~12之间，光谱分辨率一般在100nm 左右，主要用于地带分类等方面。
高光谱成像仪：获得的目标物的波段在100~200之间，光谱分辨率在10nm 左右，被广泛用于遥感中。
棱镜光栅型成像光谱仪ppt
1914年劳厄获诺贝尔 晶体 底片 物理学奖
二、晶体对X 射线的衍射
天然晶体的点阵间距与X射线的波长同数量级（10-8cm）， 可以看作是光栅常数很小的空间三维衍射光栅。
劳厄于1912年利用右图所示 的实验装置，进行了晶体对X 射 线的衍射实验，在乳胶板上观察 到了对称分布的若干衍射斑点， 称为劳厄斑。
Dl ≈0.1～1mm/埃.
4、光栅的色分辨本领
色散本领只反映谱线（主极强）中心分离的程度，它 不能说明两条谱线是否重迭，要分辨波长很接近的谱线需
要每条谱线都很细。
λ λ+δλ 角间隔：δθ 谱线半角宽度:Δθ 无法分辨:Δθ＞δθ 刚好分辨:Δθ =δθ 较好分辨:Δθ＜δθ （见图2-2）
瑞利判据：
d
晶面的平面簇（如右图示），平 面簇间的间距均为d。
2
NP M
d
2、布喇格方程
3
一束平行光与晶面成α0角入射到晶面上，则：同一晶面上相邻粒子（如A、 B）散射的光波的光程差零 AD-BC= 0， 它们相干加强。若要在该方向上 不同晶面上粒子散射光相干加强，则相邻层对应粒子必须满足：
sinθk=kλ/d → cos θk δθk=kδλ/d
Dθ=δθ/δλ=k/d cos θk
Dl= δl /δλ=k ƒ / d cos θk
Dθ ∝ 1/d
Dl ∝ f/d
为了增大角色散本领d要小，每mm内数
百条或上千条缝： d≈10-2 ～10-3mm。
对于1级光谱（k=1）: Dθ ≈0.1ˊ/埃～ 1ˊ/埃，为了增大线色散本领， ƒ常达数米,
验证了X射线的波动性，也 因此获得了1914年的诺贝尔物 理学奖。
P B
C
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您需要什么样的成像光谱仪？②
需要光源？ or 需要标准白板？
要根据被测对象的照明需要来决定。野外地物由自然光的照明就足够了， 而室内被测对象特别是荧光测试，都需要由人工光源来提供照明（或 激 发）条件。如果照明光源是未经标准化测试的，而且需要进行半定量计 算，则需要由标准白板来进行标定。
定性甄别？ or 定量测定？
图例解释：通过获得不同波长的单色像，可有效区别不同的绿色目标。
什么情况需要成像光谱？
视场范围内，目标位置未知 在常规目视情况下，视场内目 标无明显特征（形貌、色彩） 视场背景的光谱特征以及目标 的光谱特征都有可能未知 利用常规单通道光谱仪逐像素 （团）顺序进行光谱扫描的工 作量巨大 此时，您需要成像光谱仪了
如果仅仅需要定性甄别被测对象，则不需要标准白板，也不需要进行照 明光源的光谱标定。反之，则需要配备标准白板来进行标定。
图像处理软件？ or 光谱处理软件？
对于科研型的用户来说，他们自己具备很多数据处理的手段，专业化的 数据处理软件不是必须的。我们的软件除了提供仪器操作控制功能以外， 还提供简单的图像处理＆光谱处理功能。对于非常专业化的用户来说， 更专业化的图像处理＆光谱处理功能软件（如医用智能诊断软件、农业 用杂草甄别软件等等），需要另外订制购买。
什么是成像光谱？
成像光谱就是在特定光谱域以高光谱分辨率同 时获得连续的视场光谱图像。使得图像分析工作 不仅可以在空间二维（X、Y、）上，更可以同时 在光谱维（λ、E）上进行空间的展开（X、Y、λ、 E） ，即：光谱立方体。从而（半）定量分析视 场内所有单像素（或像素团）的（广义）物理、 （广义）化学特征与参数。
典型仪器：
波长渐变干涉滤波片型成像谱仪 光楔型成像谱仪
怎样实现成像光谱？ ③
计算机层析成像光谱仪（CTIS）
成本高，实用性差 二元光学元件成像光谱仪 不易对误差进行控制，制造难度大 三维成像光谱仪 安装调试困难，便携性差
您需要什么样的成像光谱仪？①
望远？ or 显微？
要根据被测对象的视域（视场）和视场角相对大小来决定，从普通光学 的角度来说，视距大于10厘米，就不属于显微的范畴。尽量遵循一次整 幅成像的原则，不要分幅测试。
1、按照视场一次成像（瞬时） ， 即图像不是由像素（团）拼出来的 2、需进行波长上的光谱扫描，即 顺序成谱
典型仪器： 摆扫型成像光谱仪 推扫型成像谱仪
典型仪器： AOTF型、干涉型、液 晶调谐型成像谱仪
怎样实现成像光谱？ ②
混合重构成像光谱仪
1、同时进行像素条和波长的扫描 2、利用多波长窗口迭合覆盖反演建立 光谱立方体
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成像光谱技术的分类
成像 光谱技术
动态 成像光谱
静态 成像光谱
光谱段 积分相机
推扫式 成像光谱
摆扫式 成像光谱
AOTF/ 干涉/液晶
(渐变) 滤光片式
普通 相机
热像仪
红外 相机
怎样实现成像光谱？ ①
图像重构成像光谱仪
光谱重构成像光谱仪
1、按照像素（团）顺序成像，即 图像是拼出来的 2、无需进行波长上的光谱扫描， 即一次（瞬时）成谱
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二零零Байду номын сангаас年元月
目
录
引言 什么是成像光谱？ 什么情况需要成像光谱？ 成像光谱技术的分类 怎样实现成像光谱？ 您需要什么样的成像光谱仪？ 如何使用成像光谱仪？ 应用举例 如何评价成像光谱仪？ 参考文献 联系我们
引
言
图一、肉眼对光谱波段的响应
图二、肉眼对像素分辨率的响应 图三、肉眼对辐射度的响应
如何使用成像光谱仪？ ①
航 天
航 空
地 面 便 携
如何使用成像光谱仪？ ②
采集视角-----尽量正面相对目标平视采集
光照条件-----不使用逆光，光圈固定 气候条件-----避免浓雾、扬尘、降水天气 标准白板-----保持标准反射率 操作过程-----避免震动 仪器养护-----镜头保洁
多光谱？ or 连续光谱？
被测对象的特征光谱、背景物光谱都是相对稳定状态，选择多光谱可有 效降低成本。反之，则应选择连续光谱。
高分辨率？ or 中分辨率？
通过预实验确定被测对象特征光谱的分辨率特点，选择合适的仪器分辨 率。一般来说，地物、植被特征光谱的分辨率在可见区不超过20纳米， 在近红外区不超过40－60纳米，这都属于中分辨率范围。