多光譜相機(jī)的原理及組成
瀏覽次數(shù)：1004 發(fā)布于：2023-04-16
多光譜成像技術(shù)自從面世以來,便被應(yīng)用于空間遙感領(lǐng)域。而隨著搭載平臺(tái)的小型化和野外應(yīng)用的需求,光譜成像儀在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、軍事、醫(yī)藥、科研等領(lǐng)域的需求也越來越大。而在此之前成像技術(shù)并沒有那么高，只能對特定的單一的譜段進(jìn)行成像。雖然分辨率高但是數(shù)據(jù)量大難以進(jìn)行分析、存儲(chǔ)、檢索，而多光譜成像是將所有的信息結(jié)合在一起，這不僅僅是二維空間信息，同時(shí)也把光譜的輻射信息也包含在內(nèi)，從而在較寬的譜段范圍內(nèi)成像。
多光譜相機(jī)的基本構(gòu)成
1.光學(xué)系統(tǒng)可以在各個(gè)譜段內(nèi)范圍內(nèi)成像，可以很好的的控制雜散光，是多光譜相機(jī)較重要的部分，對工作譜段范圍和分辨能力起了決定性的作用，還可以設(shè)定工作焦距、視場角大小等。
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多光譜成像技術(shù)自從面世以來,便被應(yīng)用于空間遙感領(lǐng)域。而隨著搭載平臺(tái)的小型化和野外應(yīng)用的需求,光譜成像儀在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、軍事、醫(yī)藥、科研等領(lǐng)域的需求也越來越大。而在此之前成像技術(shù)并沒有那么高，只能對特定的單一的譜段進(jìn)行成像。雖然分辨率高但是數(shù)據(jù)量大難以進(jìn)行分析、存儲(chǔ)、檢索，而多光譜成像是將所有的信息結(jié)合在一起，這不僅僅是二維空間信息，同時(shí)也把光譜的輻射信息也包含在內(nèi)，從而在較寬的譜段范圍內(nèi)成像。
可以在各個(gè)譜段內(nèi)范圍內(nèi)成像，可以很好的的控制雜散光，是多光譜相機(jī)較重要的部分，對工作譜段范圍和分辨能力起了決定性的作用，還可以設(shè)定工作焦距、視場角大小等。
控制監(jiān)督多光譜相機(jī)的整個(gè)工作過程，并收集圖像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行儲(chǔ)存。
人眼所能能識(shí)別的光譜區(qū)間為可見光區(qū)間，波長從400nm到700nm；普通數(shù)碼相機(jī)的光譜響應(yīng)區(qū)間與人眼識(shí)別的光譜區(qū)間相同，包含藍(lán)、綠、紅、 三個(gè)波段；而多光譜相機(jī)的工作譜段范圍在其基礎(chǔ)上，可以分可見光、近紅外光、紫外光等每臺(tái)多光譜相機(jī)的分辨率不同，所應(yīng)用的領(lǐng)域也不同。
就比如說我們在做植被調(diào)查的時(shí)候，植被的可見光波段對綠色比較敏感對紅色和藍(lán)色反射較弱。相對于可見光波段，植被在近紅外波段具有很強(qiáng)的反射特性，多數(shù)植被在可見光波段的光譜差異很小。而在近紅外波段的光譜差異較大，光譜差異越明顯越有利于分類。
我們知道像素運(yùn)用復(fù)雜的大氣準(zhǔn)則來，復(fù)原反射光譜和輻射光譜所的到的數(shù)據(jù)分析，得到不同物質(zhì)的反射率不同，稱之為光譜特征。如果有足夠的光譜特證，可用于識(shí)別場景中的專用材質(zhì)，其中包括光譜范圍、寬度、分辨率。范圍是指相機(jī)獲取圖像來自的光譜段，譜段的寬度反映了譜段設(shè)置的要求、通過努力衡量大氣中物質(zhì)的光譜特性還有傳感器的光譜響應(yīng)，就要考慮 大氣中的吸收和散射。
多光譜相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)
光學(xué)系統(tǒng)是指由透鏡、反射鏡、棱鏡和光闌等多種光學(xué)元件按一定次序組合成的系統(tǒng)。通常用來成像或做光學(xué)信息處理。曲率中心在同一直線上的兩個(gè)或兩個(gè)以上折射（或反射）球面組成的光學(xué)系統(tǒng)稱為共軸球面系統(tǒng)，曲率中心所在的那條直線稱為光軸。其中參數(shù)包括焦距、視場角、相對孔徑等。
多光譜相機(jī)的反射光學(xué)系統(tǒng)
如果光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)鏡片為反射鏡，則此系統(tǒng)稱之為反射系統(tǒng)，反射式光學(xué)系統(tǒng)較大的優(yōu)勢就在于其光譜范圍很大，對各個(gè)譜段都適用，并且不需要矯正二級光譜，但是因選用的是非球面鏡片，會(huì)使系統(tǒng)的加工和裝配變得十分困難，增加制作工藝難度。
對于多光譜相機(jī)來說除了光學(xué)系統(tǒng)以外，分光系統(tǒng)也十分重要，因?yàn)槎喙庾V相機(jī)需要對各個(gè)譜段進(jìn)行成像分析，較終將這些圖像數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，這就要求能將光線進(jìn)行分光的器件，無論采用哪種分光模式都必須滿足配準(zhǔn)的需求。
較早出現(xiàn)的分光方式是利用棱鏡或者是光柵分光，相對來說技術(shù)比較成熟，應(yīng)用也比較廣泛，隨著發(fā)展也有了邁克爾遜雙光束干涉分光、offner凸光柵光譜成像系統(tǒng)等。
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