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所謂高光譜圖像就是在光譜維度上進(jìn)行了細(xì)致的分割，不僅僅是傳統(tǒng)所謂的黑、白或者R、G、B的區(qū)別，而是在光譜維度上也有N個(gè)通道，例如：我們可以把400nm-1000nm分為300個(gè)通道。因此，通過(guò)高光譜設(shè)備獲取到的是一個(gè)數(shù)據(jù)立方，不僅有圖像的信息，并且在光譜維度上進(jìn)行展開(kāi)，結(jié)果不僅可以獲得圖像上每個(gè)點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)，還可以獲得任一個(gè)譜段的影像信息。
目前高光譜成像技術(shù)發(fā)展迅速，常見(jiàn)的包括光柵分光、聲光可調(diào)諧濾波分光、棱鏡分光、芯片鍍膜等。
光柵分光原理：
在經(jīng)典物理學(xué)中，光波穿過(guò)狹縫、小孔或者圓盤(pán)之類(lèi)的障礙物時(shí)，不同波長(zhǎng)的光會(huì)發(fā)生不同程度的彎散傳播，再通過(guò)光柵進(jìn)行衍射分光，形成一條條譜帶。也就是說(shuō)：空間中的一維信息通過(guò)鏡頭和狹縫后，不同波長(zhǎng)的光按照不同程度的彎散傳播，這一維圖像上的每個(gè)點(diǎn)，再通過(guò)光柵進(jìn)行衍射分光，形成一個(gè)譜帶，照射到探測(cè)器上，探測(cè)器上的每個(gè)像素位置和強(qiáng)度表征光譜和強(qiáng)度。一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)譜段，一條線就對(duì)應(yīng)一個(gè)譜面，因此探測(cè)器每次成像是空間一條線上的光譜信息，為了獲得空間二維圖像再通過(guò)機(jī)械推掃，完成整個(gè)平面的圖像和光譜數(shù)據(jù)采集。
聲光可調(diào)諧濾波分光（AOTF）原理：
AOTF由聲光介質(zhì)、換能器和聲終端三部分組成。射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)換能器在聲光介質(zhì)內(nèi)激勵(lì)出超聲波。改變射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，可以改變AOTF衍射光的波長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)電調(diào)諧波長(zhǎng)的掃描。
zui常用的AOTF晶體材料為T(mén)eO2即非共線晶體，也就是說(shuō)光波通過(guò)晶體之后以不同的出射角傳播。如上圖所示：在晶體前端有一個(gè)換能器，作用于不同的驅(qū)動(dòng)頻率，產(chǎn)生不同頻率的振動(dòng)即聲波。不同的驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)應(yīng)于不同振動(dòng)的聲波，聲波通過(guò)晶體TeO2之后，使晶體中晶格產(chǎn)生了布拉格衍射，晶格更像一種濾波器，使晶體只能通過(guò)一種波長(zhǎng)的光。光進(jìn)入晶體之后發(fā)生衍射，產(chǎn)生衍射光和零級(jí)光。
棱鏡分光：
入射光通過(guò)棱鏡后被分成不同的方向，然后照射到不同方向的探測(cè)器上進(jìn)行成像。棱鏡分光后，在棱鏡的出射面鍍了不同波段的濾光膜，使得不同方向的探測(cè)器可以采集到不同光譜信息，實(shí)現(xiàn)同時(shí)采集空間及光譜信息
芯片鍍膜
近年來(lái)，IMEC（歐洲微電子研究中心）采用高靈敏CCD芯片及SCMOS芯片研制了一種新的高光譜成像技術(shù)，在探測(cè)器的像元上分別鍍不同波段的濾波膜實(shí)現(xiàn)高光譜成像，此技術(shù)大大降低的高光譜成像的成本。
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