高光譜成像儀按照其成像方式的不同，可分為掃描型和快照式兩大類。其中快照式高光譜成像儀無(wú)需掃描，能夠一次性獲取目標(biāo)物體包括一維光譜信息在內(nèi)的全部信息。該類儀器系統(tǒng)內(nèi)部不存在移動(dòng)部件或其他動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)組件，抗干擾能力強(qiáng)，且成像速度快，因此適用于移動(dòng)速度較快的目標(biāo)物體，并且可以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。那么，快照式高光譜成像儀有什么特點(diǎn)？它有哪三大類？本文為大家做了介紹。

快照式高光譜成像儀的特點(diǎn)：

高光譜成像儀按照其成像方式的不同，可分為掃描型和快照式兩大類。其中快照式高光譜成像儀無(wú)需掃描，能夠一次性獲取目標(biāo)物體包括一維光譜信息在內(nèi)的全部信息。該類儀器系統(tǒng)內(nèi)部不存在移動(dòng)部件或其他動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)組件，抗干擾能力強(qiáng)，且成像速度快，因此適用于移動(dòng)速度較快的目標(biāo)物體，并且可以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。

快照式高光譜成像儀最大的特點(diǎn)就是成像速度很快，能夠一次性獲取目標(biāo)空間的全部信息，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。由于該儀器的成像方式是非掃描型的，因此其系統(tǒng)內(nèi)部不存在移動(dòng)部件或其他動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)組件，體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，提高了系統(tǒng)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。綜合以上特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)快照式高光譜成像儀可以很好的克服掃描型高光譜成像儀存在的問(wèn)題，包括成像速度，檢測(cè)的穩(wěn)定性等問(wèn)題。但是快照式高光譜成像儀目前也存在很多研究的瓶頸問(wèn)題，包括硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及裝配（各部分光路的位置關(guān)系以及性能是否匹配等），成像速度的進(jìn)一步提高，復(fù)雜數(shù)據(jù)的解析等等。

快照式高光譜成像儀的類別：

快照式高光譜成像儀主要的實(shí)現(xiàn)方式是將目標(biāo)物體的三維數(shù)據(jù)立方體以降維的方式呈現(xiàn)在探測(cè)器上，然后再利用重建算法將探測(cè)器上得到的數(shù)據(jù)還原成目標(biāo)物體的空間和光譜信息。目前該類儀器研究的方向主要有計(jì)算光譜成像、基于微透鏡陣列以及計(jì)算層析型高光譜成像等三大類。

1）計(jì)算光譜成像

計(jì)算光譜成像技術(shù)是快照式光譜成像技術(shù)的一種，該類技術(shù)與傳統(tǒng)色散型高光譜成像技術(shù)有相似之處，但與之相比，其獨(dú)特之處在于引入了特殊形式的二維編碼模板。計(jì)算光譜成像技術(shù)利用二維編碼模板對(duì)目標(biāo)物體二維空間信息進(jìn)行調(diào)制，利用色散元件對(duì)一維光譜信息進(jìn)行重新分布，而后利用壓縮感知原理對(duì)由探測(cè)器獲得的二維混疊圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)重建，最終得到目標(biāo)物體的三維數(shù)據(jù)立方體。

計(jì)算機(jī)光譜成像系統(tǒng)主要由成像透鏡、二維編碼模板、準(zhǔn)直透鏡、色散元件、再成像透鏡以及CCD等組成。目標(biāo)物體經(jīng)過(guò)成像透鏡成像于二維編碼模板處，二維編碼模板對(duì)目標(biāo)物體二維空間信息進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)調(diào)制后的信息經(jīng)準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后到達(dá)色散元件處，色散元件對(duì)一維光譜信息進(jìn)行重新分布，發(fā)生色散后的光線經(jīng)再成像透鏡聚焦在探測(cè)器平面上，最終得到經(jīng)編碼、調(diào)制后的二維混疊圖像。由于該類儀器用編碼模板取代了狹縫，因此其較傳統(tǒng)色散型高光譜成像儀而言，提高了系統(tǒng)的光通量、光譜分辨率和信噪比。

2）基于微透鏡陣列成像

基于微透鏡陣列的快照式高光譜成像儀，其結(jié)構(gòu)遵循分光瞳（光瞳，即孔徑光闌的像）的思想，該類儀器最突出的特點(diǎn)就是通過(guò)前置望遠(yuǎn)系統(tǒng)將目標(biāo)物體的入射光轉(zhuǎn)化成平行光后均勻的分散到微透鏡陣列的每一個(gè)子透鏡上。該技術(shù)原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方式眾多，例如Michael W.Kudenov等人提出的利用旋轉(zhuǎn)威爾遜棱鏡與微透鏡陣列相互配合，最終獲取等光程差間距的干涉序列圖像；2011年 Robert T.Kester等人提出的首先利用圖像映射器將目標(biāo)物體全部信息傳遞給分光棱鏡組、再利用微透鏡陣列將分光后的信息聚焦于探測(cè)器上，最終得到目標(biāo)三維信息。

3）計(jì)算層析型成像（CTIS）

計(jì)算層析型成像光譜（CTIS）技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代，該技術(shù)將計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)應(yīng)用于光譜成像技術(shù)中，將目標(biāo)圖像的數(shù)據(jù)立方體視作三維物體，沿著一個(gè)或者多個(gè)方向投影到探測(cè)器上，再根據(jù)數(shù)據(jù)立方體與獲得的投影圖像之間的關(guān)系，選擇合適的重建算法重構(gòu)出目標(biāo)物體的三維數(shù)據(jù)立方體。計(jì)算層析成像光譜儀系統(tǒng)內(nèi)部無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，性能穩(wěn)定，具有全視場(chǎng)性，能夠保證較高的光通量及光能利用率，能夠快速環(huán)境，因此具有很高的研究?jī)r(jià)值。準(zhǔn)確地獲取目標(biāo)物體的二維空間信息和一維光譜信息，并且能夠適用于各類檢測(cè)。