高光譜遙感的核心技術(shù)的不斷發(fā)展，推動(dòng)高光譜遙感在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和普及。那么，高光譜遙感的核心技術(shù)有哪些呢？本文進(jìn)行了簡(jiǎn)單總結(jié)。

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探測(cè)器焦平面技術(shù)

成像光譜儀的發(fā)展首先依賴于探測(cè)器焦平面技術(shù)的發(fā)展。目前世界上硅焦平面探測(cè)器技術(shù)已十分成熟，大面陣和長(zhǎng)線陣的硅電感耦合器件( charge coupleddevice , CCD)也已經(jīng)商品化。因此,采用硅CCD面陣把可見/近紅外波段的成像光譜儀的光譜采樣間隔細(xì)分到1 ~2 nm也并不困難。國(guó)際上已有多種采用面陣CCD探測(cè)器的高質(zhì)量成像光譜儀。而紅外波段的成像光譜儀的發(fā)展更是受益于紅外焦平面器件性能的提高,在短波紅外光譜方面,目前常用的器件有InSb,HgCdTe等,但為了保證系統(tǒng)有足夠的靈敏度,要求器件的峰值D在10^12以上,如在AVIRIS 系統(tǒng)中使用的InSb器件就具有此性能。

圖中所示為幀轉(zhuǎn)移面型CCD的結(jié)構(gòu)圖。它由光敏元面陣(感光區(qū))、存儲(chǔ)器面陣和輸出移位寄存器三部分構(gòu)成。圖像成像到光敏元面陣，當(dāng)光敏元的某一相電極加有適當(dāng)?shù)钠珘簳r(shí)，光生電荷將收集到這些光敏元的勢(shì)阱里，光學(xué)圖像變成電荷包圖像。當(dāng)光積分周期結(jié)束時(shí)，信號(hào)電荷迅速轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)器面陣，經(jīng)輸出端輸出一幀信息。當(dāng)整幀視頻信號(hào)自存儲(chǔ)器面陣移出后，就開始下一幀信號(hào)的形成。這種面型CCD的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光敏單元密度高，但增加了存儲(chǔ)區(qū)。

各種新型的光譜儀技術(shù)和精密光學(xué)技術(shù)

成像光譜儀中的光譜儀是整個(gè)系統(tǒng)中的核心部分，和傳統(tǒng)的單色儀相比，其光譜分辨力的要求沒有那么高，但系統(tǒng)的光學(xué)系數(shù)往往是非常小的，在1~2之間，即對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)的要求非常高。色散器件一般用光柵和組合棱鏡。為了提高成像光譜儀的光譜分辨能力并簡(jiǎn)化系統(tǒng)，許多新的分光技術(shù)也被紛紛采用，目前常用的有光柵分光光譜儀、傅里葉變換光譜儀、漸變?yōu)V光片光譜儀、旋轉(zhuǎn)濾光片輪光譜儀和聲光調(diào)制器光譜儀等。

高速數(shù)據(jù)采集﹑傳輸、記錄和實(shí)時(shí)無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

由于成像光譜儀的光譜波段大幅度的增加，數(shù)據(jù)采集的帶寬也隨之成倍地加寬，但巨大的數(shù)據(jù)輸出率給數(shù)據(jù)的傳輸、記錄帶來了許多困難。如早期的成像光譜儀的數(shù)據(jù)記錄模式往往有兩種，－是光譜模式，即記錄有限空間像元所有光譜數(shù)據(jù)，二是空間模式，即有選擇地記錄幾個(gè)有限的波段，其主要原因就是數(shù)據(jù)記錄設(shè)備的限制。為了既能記錄更多的有效信息，又能減少數(shù)據(jù)記錄和傳輸?shù)膲毫?，因此，針?duì)成像光譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)無(wú)損壓縮技術(shù)就不斷地發(fā)展起來，成為數(shù)據(jù)處理的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。目前計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，也帶動(dòng)了各種記錄技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論是磁帶、磁盤，還是光盤，這些設(shè)備的記錄速度和容量均在不斷上升，而價(jià)格卻在不斷下降，這極大的促進(jìn)了成像光譜技術(shù)的發(fā)展。

成像光譜儀的光譜與輻射定標(biāo)技術(shù)

從成像光譜儀的應(yīng)用要求出發(fā)，數(shù)據(jù)必須從定性的解釋走向定量的計(jì)算，只有這樣才能發(fā)揮成像光譜儀的優(yōu)越性。因此，成像光譜儀的光譜和輻射定標(biāo)與數(shù)據(jù)的定量化反演就變得非常重要。成像光譜儀定量化技術(shù)包括：整機(jī)的實(shí)驗(yàn)室光譜定標(biāo)，以確定系統(tǒng)各個(gè)波段的光譜響應(yīng)函數(shù)；實(shí)驗(yàn)室的輻射定標(biāo)，以確定系統(tǒng)各個(gè)波段對(duì)輻射量的響應(yīng)能力；機(jī)上．實(shí)時(shí)光譜校正，以確定使用波段的漂移；機(jī)上實(shí)時(shí)的輻射量定標(biāo)，以確定系統(tǒng)輻射響應(yīng)率的變化。通過以上定標(biāo)，就可得到在確定波段范圍和儀器光學(xué)口徑內(nèi)的輻射量。通過實(shí)驗(yàn)或理論的手段，確定大氣對(duì)地物信號(hào)的影響，并進(jìn)行校正，這樣就可以得到地物表面光譜輻射數(shù)據(jù)，再通過地面光譜反射率的定標(biāo)，就可以取得地物的反射率。

成像光譜信息處理技術(shù)

成像光譜儀的數(shù)據(jù)具有多、高、大、快等特點(diǎn)，即波段多、光譜分辨率高、數(shù)據(jù)量大、產(chǎn)生數(shù)據(jù)快，因此傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法無(wú)法適應(yīng)成像光譜儀數(shù)據(jù)的處理。作為成像光譜儀的數(shù)據(jù)處理方法，主要應(yīng)解決以下幾個(gè)技術(shù)重點(diǎn)；①海量數(shù)據(jù)的高比例非失真壓縮技術(shù)；②成像光譜數(shù)據(jù)高速化處理技術(shù)；③光譜及輻射量的定量化和歸一化技術(shù)；④成像光譜儀數(shù)據(jù)圖像特征提取及三維譜像數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)；地物光譜模型及識(shí)別技術(shù)；成像光譜數(shù)據(jù)在地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、植被、海洋環(huán)境大氣中的應(yīng)用模型技術(shù)。

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