高光譜相機(jī)可將成像技術(shù)與光譜探測(cè)技術(shù)相結(jié)合，在對(duì)目標(biāo)空間特征成像的同時(shí)，可以對(duì)每個(gè)空間像元形成多個(gè)窄波段實(shí)現(xiàn)連續(xù)的光譜覆蓋，對(duì)地物的精準(zhǔn)識(shí)別和探測(cè)具有顯著優(yōu)勢(shì)，目前已成為對(duì)地遙感重要的前沿技術(shù)手段。不過(guò)，不同類(lèi)型的高光譜相機(jī)，其分光原理是不同的。那么，高光譜相機(jī)根據(jù)分光原理的不同可分為哪些類(lèi)型？其中濾光片型高光譜相機(jī)的原理是怎樣的？本文為大家做了介紹。

高光譜相機(jī)根據(jù)分光原理的不同可分為哪些類(lèi)型？

高光譜相機(jī)又稱(chēng)為高光譜成像光譜儀，是集光譜采集和目標(biāo)成像于一體的探測(cè)設(shè)備，利用成像光譜技術(shù)能夠在連續(xù)光譜波段上對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行光譜成像，完成對(duì)該目標(biāo)空間、輻射和光譜三重信息的整合，極大地提升了目標(biāo)觀測(cè)的信息維度。目前，高光譜相機(jī)已廣泛應(yīng)用于資源普查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事防御等多個(gè)領(lǐng)域。

根據(jù)分光原理的不同，現(xiàn)有的高光譜相機(jī)主要分為三類(lèi)：色散型、干涉型和濾光片型。色散型高光譜相機(jī)一般先利用色散元件（光柵或者棱鏡）進(jìn)行分光，再經(jīng)由成像系統(tǒng)成像在探測(cè)器上；干涉型高光譜相機(jī)主要是利用干涉圖與光譜圖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，借助干涉儀來(lái)測(cè)量譜線元的干涉強(qiáng)度，并對(duì)干涉圖進(jìn)行逆傅里葉變換得到目標(biāo)的光譜圖；濾光片型高光譜相機(jī)則是在成像光路中加入濾光片進(jìn)行分光，根據(jù)濾光片的不同，濾光片型高光譜相機(jī)又可以細(xì)分為旋轉(zhuǎn)濾光片型、楔形濾光片型、可調(diào)諧濾光片型和量子點(diǎn)濾光片型。

基于濾光片型的高光譜相機(jī)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、空間分辨率高、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，隨著鍍膜技術(shù)和商業(yè)高光譜遙感的發(fā)展，基于鍍膜型的高光譜相機(jī)也得以迅速發(fā)展。

濾光片型高光譜相機(jī)的原理：

旋轉(zhuǎn)濾光片型高光譜相機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它是以濾光片輪為分光元件，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)濾光片輪獲得不同波段的光譜圖像，從而完成復(fù)色光到單色光的分光。濾光片輪通常是將一組具有不同波長(zhǎng)透過(guò)率的窄帶濾光片固定在輪式結(jié)構(gòu)上，每曝光一次采用一個(gè)濾光片?？刂茷V光片輪的旋轉(zhuǎn)速度，使其轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與傳感器采樣頻率同步，從而保證每個(gè)濾光片對(duì)應(yīng)的譜段都能在傳感器上成像。

濾光片輪高光譜相機(jī)的關(guān)鍵器件是濾光片輪，可以根據(jù)觀測(cè)波段的不同替換相應(yīng)譜段范圍的濾光片輪，光路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，譜段更換靈活。但是由于光譜通道之間的切換需要依靠輪式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成，旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的振動(dòng)對(duì)成像質(zhì)量影響較為明顯，成像所需曝光時(shí)間較長(zhǎng)；且單次曝光只能獲得指定光譜范圍的圖像，光譜響應(yīng)曲線是離散的，無(wú)法獲取連續(xù)譜段的圖像，存在實(shí)時(shí)性的問(wèn)題；同時(shí)濾光片輪上各個(gè)濾光片的共面情況以及厚度均勻性也會(huì)帶來(lái)成像模糊等問(wèn)題。除此之外，隨著光譜成像技術(shù)的發(fā)展，探測(cè)波段數(shù)目越來(lái)越多，濾光片輪已無(wú)法滿足寬譜段高分辨率的觀測(cè)，因此越來(lái)越多地被用于多光譜探測(cè)中。