高光谱成像仪分光元件之傅里叶变换光谱成像技术
发布时间:2024-10-12
浏览次数:126
高光谱成像中最重要的一个组成部分就是分光元件,负责将光束根据不同波长分成不同的谱段,根据接收到的光谱成像信息,分析得到物体的光谱特性。其根据分光元件的不同可以分为不同的类型,其中比较常见就有色散棱镜型。本文对傅里叶变换光谱成像技术做了介绍。
高光谱成像中最重要的一个组成部分就是分光元件,负责将光束根据不同波长分成不同的谱段,根据接收到的光谱成像信息,分析得到物体的光谱特性。其根据分光元件的不同可以分为不同的类型,其中比较常见就有色散棱镜型。本文对傅里叶变换光谱成像技术做了介绍。
傅里叶变换光谱成像技术又称为干涉型光谱成像,相对于色散型光谱成像而言,起步较晚。测量原理:第一步获得被测物体的干涉图像信息,第二步对该信息进行处理,运用傅里叶逆变换复原得到被测物体的光谱信息以及空间图像。由于系统分辨率与采样的最大光程差成线性关系,所以可以保持高分辨率的同时保留高光通量。
从获取被测物体干涉图像方法而言,主要有三种:时间调制型、空间调制型和时空混合调制型。时间调制型结构常用的干涉方法如迈克尔逊干涉法,如下图所示,光线从狭缝中出射,经过准直系统后,平行入射到分束器,分束器镀有半反半透膜,一部分光线向上经过固定镜反射到达分束器,另一部分光线穿过分束器到达动镜处,经反射返回分束器;两束光线向下经过会聚透镜在探测器上成像。经过分束器两束光线振幅相等,为相干光束,移动动镜控制光程差,通过动镜的移动来获得时间差异的干涉图像。相比于色散型分光元件而言,傅里叶变换成像光谱仪获得的光通量更大,分辨率更高,但是由于动镜的存在,需要更复杂的机械结构来减小运动部件对整个系统稳定性的影响,整体体型较大,抗震性差。
空间调制型成像光谱仪由于不存在机械运动结构,也被称为静态傅里叶成像光谱仪。常见的形式有三角共路型,如下图所示,该系统不具有机械运动结构,由一个分束器和两个空间不对称的平面反射器组成。光线经过Sagnac横向剪切分束器变成两束光,使得两个不完全对称的平面反射镜产生空间位置不重合的虚拟像点,经过会聚镜成像在探测器上,从而获得空间调制信息的干涉图样。相对于传统色散光谱仪,具有多通道,精度高的优点。
时空混合调制型成像光谱仪又称为大孔径静态干涉光谱成像技术,是20世纪90年代提出的新型成像技术,同时解决了时间调制型抗震性差、稳定性不足和空间调制型光通量不足的问题。首先,时空混合调制成像型光谱仪没有机械运动结构,具有良好的稳定性;其次,采用横向剪切干涉仪作为分光元件,可以将远处的发光物体直接分裂成两个彼此相互错开的波面,在二者重叠部分产生干涉,这样就不受狭缝的限制,整个系统中不存在狭缝。
相关产品
-
高光谱遥感技术在农作物监测中的应用
高光谱遥感农业研究已经逐渐成为现代农业研究中的重点,高光谱遥感影像具有光谱连续、波段多以及数据量大等特点,可为现代农业研究提供精准的技术手段。文章以农作物监测为..
-
植被的光谱特性是什么?植被的光谱特性介绍
地物的光谱特征是高光谱识别地物或检测特征的基础,其研究和意义在高光谱检测当中具有重要地位。同样,要检测农作物的生长状况或者其他特性,需要知道相应农作物的光谱特征..
-
岩矿高光谱遥感——矿石的光谱特征
高光谱遥感探矿主要根据矿石的光谱特征进行识别与分类,经研究发现矿石的光谱特征表现在不同种类的矿石具有诊断性的特征吸收峰存在,而决定这些特征吸收峰的因素主要为:(..
-
近红外光谱(NIRS)在茶叶检测中的应用
近红外光谱主要记录有机分子中含氢基团(C-H,N-H,0-H)振动的倍频与合频吸收,这些基团产生的吸收峰特征性强,便于判定和分析,目前已广泛应用于食品、医药、农..