高光譜成像儀幾種常見的分類方式

高光譜成像儀作為成像技術和光譜技術相融合的綜合性儀器，可以按照工作波段、分光方式、掃描方式及工作高度等不同特性分為不同的類型。本文對高光譜成像儀這幾種常見的分類方式做了介紹，對此感興趣的朋友可以了解一下！

按工作波段不同分類：

根據成像光譜儀的工作波段進行分類，可以分為紫外、可見、近紅外、中紅外和遠紅外等幾個波段，且不同工作波段的應用也各不相同。如紫外波段一般用于觀測星體（初始星體發出輻射剝離周圍原子的電子）、電暈放電等方面；可見光波段為人眼視網膜可接波段，一般用于植被、水色監測及探測研究；紅外波段為熱溫差成像，一般用于地溫反演、目標打擊毀傷效果評估、軍事偵察等方面。

按分光方式不同分類：

根據分光元件的分光方式及數據重構理論，光譜成像技術主要分為色散型、干涉型、濾光片型和計算成像型。

色散型成像光譜儀分光技術主要包括棱鏡分光和光柵分光兩種；濾光片型成像光譜儀技術采用濾光片為分光元件，其種類繁多，如濾光片輪、濾光片陣列、線性漸變濾光片、光楔濾光片等，另外還有兩種經典的調諧型濾光器，聲光可調諧濾光片（AOTF）和液晶可調諧濾光片（LCTF）。這兩種技術都是直接探測目標的空間信息和光譜信息，不需進行其他的數據變換重構，但僅可獲得二維數據（光譜維和一維空間信息），需要另一個維度的掃描才能夠獲得第二維空間信息并形成數據立方。

干涉型成像光譜技術也稱作傅里葉變換光譜成像技術，按照探測模式可分為時間調制、空間調制和時空調制三類，主要利用的是波動光學的相干成像原理，獲得探測目標的干涉圖像后，需再經過一次傅里葉逆變換才能夠得到光譜信息及空間圖像。此種方式獲得的也是二維數據，同樣需要另一個維度的掃描才能夠獲得數據立方。

計算成像光譜技術主要包括計算層析型、光場成像型和孔徑編碼成像型等，能夠直接獲取三維數據立方，一般是將探測目標的三維信息投影到二維探測器上，并通過對應重構方法獲得空間信息和光譜信息。

按掃描方式的不同分類：

根據獲取三維數據立方的掃描方式可分為擺掃式、推掃式和凝視式。

擺掃式光譜成像系統采用線陣探測器，通過沿軌和穿軌兩個方向掃描獲取完整的二維空間信息，其中穿軌方向一般利用掃描鏡實現。此種掃描方式在瞬時視場即可獲得目標點的線陣光譜維信息，一般應用于機載平臺，視場覆蓋面積廣、定標方便、數據信息穩定性好，但曝光時間短，進入探測器的能量少，所以信噪比低。

推掃式光譜成像系統采用的是面陣探測器，且探測器自身完成垂直于飛行方向掃描，獲得空間中一維線視場的空間信息，并利用飛行器飛行運動完成沿軌方向掃描實現二維空間信息的獲取，同時線視場的光譜信息在面陣探測器的第二維獲得。此種掃描方式相對于擺掃式在信噪比方面大幅提高，無需機械掃描，適用于色散和干涉型成像光譜儀。

凝視式光譜成像系統采用面陣探測器，可隨飛行器運動時對固定窗口目標成像，采用濾光的方式分離并獲取不同波段的圖像信息，再將不同波段的圖像堆疊成“數據立方”，只適用于可調諧濾光片型和新型的快照式成像光譜儀。

按工作高度不同分類：

根據高光譜成像儀的工作高度，可分為中低空、中空和中高空相機。工作高度決定了前置望遠成像系統的焦距范圍。

中低空作業的工作高度在二百米到四千米之間，焦距一般較短，通常不超過300mm，由于光學系統的工作高度較低，載機自身較容易受到攻擊，所以偵察類高光譜相機主要用于目標的打擊效果分析評估。

中空作業的工作高度在三千米到一萬米之間，焦距范圍為300～1000mm，成像方式通常為傾斜或者垂直式，主要應用于偵察地面或海面上的固定目標和活動目標。

中高空作業的工作高度在八千米到二萬五千米之間，焦距范圍為1000～3000mm，成像方式通常為傾斜式，主要應用于高空遠距離偵察地面或海面上的目標。

其中，中空和中高空作業的航空相機由于工作高度較高、對地面的目標成像時距離遠，所以載機自身生存能力強，且應用領域更廣。