高光谱成像仪光谱仪(高分辨光谱仪)

海潮机械 2023-01-07 07:54 编辑:admin 244阅读

1. 高分辨光谱仪

光谱分辨率指成像的波段范围,分得愈细,波段愈多,光谱分辨率就愈高,技术可以达到0.17nm纳米)量级,400多个波段。细分光谱可以提高自动区分和识别目标性质和组成成分的能力。光谱分辨率是指探测器在波长方向上的记录宽度,又称波段宽度(band width)。光谱分辨率被严格定义为仪器达到光谱响应最大值的50%时的波长宽度

2. 高分辨率光谱

landsat8的band1是新增的,其中band8是全色波段,分辨率是15米,其余的都是30米。 光谱分辨率指成像的波段范围,分得愈细,波段愈多,光谱分辨率就愈高; 空间分辨率是指图像中可辨认的临界物体空间几何长度的最小极限,即对细微结构的分辨率。 从这2个定义可以看出,光谱分辨率是指一个传感器在拍摄一个区域时最多能将该地区的图像分成多少级的光谱,比如多光谱图像10~20级,高光谱100~400级,超高光谱1000以上等;空间分辨率才是通常意义上讲的“分辨率”,就是指一个传感器拍摄一个区域时有多清晰。

从原则上说空间分辨率和光谱分辨率没有必然联系:一个图像可以有高空间分辨率和低光谱分辨率,或者有低空间分辨率和高光谱分辨率。

3. 高光谱分析仪

光谱分析仪是一种常用的分析仪器,是根据原子所发射的光谱来测定物质的化学组分的,产品被广泛用于多个领域中。  光谱分析仪的性能特点:  

1.仪器采用的独立出射狭缝为国内首创,世界先进。金属整缝的特点是仪器调试方便、快捷,便于出射狭缝增加通道(用户可仅考虑目前应用的元素,以后需要的通道可随时增加)节约成本。  

2.自动高压系统为世界先进水平。该系统可通过计算机控制每个通道提供8档高压,使同一通道可以在不同分析程序中得到应用,提高了通道的利用率和谱线线性范围在分析不同材料中的采用,减少了通道的采用数量,降低了成本。  

3.同类仪器国内空白。自动描迹可大大缩短校准仪器所用的时间,使仪器校准变得简单、方便,非专业人员既可进行描迹操作。仪器设有内部恒温系统。大大减小了环境温度变化对光学系统造成的漂移。  

4.WINDOWS系统下的中文操作软件,方便国内使用。不同层次的操作员可随时调用相关帮助菜单来指导对仪器的操作;分析速度快捷,20秒内测完所有通道的化学成分;针对不同的分析材料,通过制作预燃曲线来确定分析时间,使仪器用最短的时间达到分析效果;预制好合理的工作曲线,用户可免购大量标样,节约使用成本,安装后即可投入使用。  

5.多功能光源国内空白。多功能光源的采用可扩大元素的分析范围,满足超高含量以及痕量元素的分析;各系统独立供电,单元化设计,维修方便快捷。单元化的设计可达到非专业人员的快速维修,为互联网摇诊仪器故障做好了充分准备。

4. 光谱仪光谱分辨率

高光谱遥感技术是近些年来迅速发展起来的一种全新遥感技术,它是集探测器技术、精密光学机械、微弱信号检测、计算机技术、信息处理技术于一体的综合性技术。高光谱遥感实现了对地物的空间信息、辐射信息和光谱信息的立体同步获取,从而大大提高了遥感影像获取地面目标的能力。高光谱遥感的光谱信息反映了地物的物质结构,所以利用光谱信息可以定量地描述不同地物成分,从而达到利用光谱信息识别微量成分,甚至是地物化学成分。高光谱遥感的成像光谱仪技术把成像技术和分光谱技术有机地结合起来(赵英时,2003)。由于成像光谱仪高光谱分辨率的巨大优势,光谱的覆盖范围从可见光到热红外,可获取地表观测数据中丰富的光谱信息,已成为人们利用高光谱遥感数据进行地物精确分类、地物特征信息提取和识别的重要依据。成像光谱技术的兴起与发展,极大地增强了遥感对地的观测能力和对地物的鉴别能力,使遥感从鉴别发展到对地物的直接识别,使遥感工作方法由图像分析转变为以谱分析为主的图谱结合模式,也使遥感应用逐渐摆脱 “看图识字” 的阶段,而越来越依赖于对地物波谱特征定量分析和理解(Boardman,1994;王润生等,2007)。

成像光谱的突出特点在于:

(1)高光谱分辨率高光谱成像光谱仪可以同时获取紫外线、可见光、红外线、微波等波段的光谱信息,并且能够将它们划分成几百个甚至上千个连续的波段间隔非常窄的光谱段。一般而言,目前的传感器能识别的波段间隔通常是10nm左右,甚至可以达到2.5nm。例如,美国的机载航空可见光/红外成像光谱仪(AVIRIS)采集的数据,可以获得224个连续的高光谱波段,波段范围0.4~2.45μm,像元的空间分辨率为3.5m,波段宽度为10nm。

(2)图谱合一,多维表达成像光谱仪在获得数十、数百个光谱图像的同时,可以显示影像中每个像元的连续光谱。成像光谱仪把地表地物以光谱波段的形式显示在高光谱影像上,使得高光谱影像同时具有光谱特征和普通遥感影像的空间特征,从而达到了 “图谱合一” 的形式。地物波谱研究表明,地表物质在0.4~2.5μm光谱区间内均有可以作为识别标志的光谱吸收带,其带宽约20~40nm,成像光谱仪的高光谱分辨率可以捕捉到这一信息。它所提供的每个像元或像元组的连续光谱,较客观地反映了地物光谱特征以及光谱特征的微弱变化,因此可以通过成像光谱仪获得的光谱来精细地描述地物的细微差异,可以进行光谱波形形态分析,并与实验室、野外及光谱数据库的光谱匹配,从而检测出具有诊断意义的地物光谱特征(一些特殊的窄波长间隔的吸收/反射特征),使利用光谱信息直接识别地物成为可能。

(3)数据量大,信息冗余多,隐含特征丰富由于高光谱遥感具有成百上千的波段,因此一幅影像有着巨大的数据量。且在提供丰富详细信息的同时,由于不同波段,特别是相邻波段之间往往具有较强的相关性,导致信息冗余。但不同波段具有不同的优势应用方面,因此也不能简单地应用某一波段取代其他波段,所以处理信息量与光谱信息的关系也是一个重要问题。又因为高光谱遥感影像从图像、光谱两个角度对地物进行表达,所以通过对影像和光谱向量的处理可以获得大量隐含的、丰富的对地物识别与处理有用的特征(陈志军,2006)。因此,合理使用光谱维数据,有效地减少冗余的信息,发掘隐含在光谱波段之间的信息对于地物微量信息识别具有重要的作用,也是目前研究的热点之一。

(4)空间分辨率较高航空成像光谱仪均具有较高的空间分辨率。一般瞬时视场角(IFOV)为1.0~3.0mrad(毫弧度),个别小于1mrad等。

5. 高分辨率光谱仪

光谱仪基本配置包括包括一个光栅,一个狭缝,和一个探测器。

  光谱仪的性能可以用以下六个参数来体现:

  1.光谱覆盖范围:光信号能被光谱仪检测到的波长范围

  2.光谱分辨率:能被光谱仪分辨开的最小的波长差值。

  3.灵敏度:能被光谱仪检测到的最小的光能量

  4.动态范围:可被光谱仪测量到的与最小光能量的比值

  5.信噪比:光谱仪的信号能量水平与噪声水平的比值

  6.光谱获取速度:在一定的入射光能量水平下,光谱仪产生可测量到的信号并获得谱图所需的时间

6. 高光谱成像仪器

多光谱相机的分光技术会直接影响这整个光谱成像仪的性能,因为多光谱成像技术是对各个谱段进行成像分析,终将这些图像数据结合在一起,这就要求能将光线进行分光的器件,无论采用哪种分光模式都必须满足配准的需求。

棱镜分光和光栅分光,早出现的是棱镜分光和光栅分光,其入射狭缝位于准直系统的前焦面上,入射光经准直系统准直后,经棱镜由成像系统将狭缝按波长成像在焦平面探测器上。相对来说技术比较成熟,应用也比较广泛。

滤光片分光,这是一种色散原件,它利用声光衍射原理,由声光介质,换能器阵列和声终端三部分组成,通过声光相互作用,改变射频信号频率,来实现衍射光波长范围的光谱扫描。

干涩分光,由于色散型光谱成像仪的光谱分辨率与入射狭缝的宽度成反比,因此要获取更高的光谱分辨率,就需要不断减少狭缝的宽度,导致探测灵敏度降低。随着光谱成像仪的技术指标越来越高,所能满足的需求也越来越多。其主要分光技术是迈克尔逊干涉法、三角共路干涩法、双折射干涉法。

7. 高光谱测量仪

le是(轻元素)首先了解光谱测试仪,它可快速定量分析材料中:Ni镍、Cr铬、Mn锰、Fe铁、Zn锌、Se硒、Zr锆、Nb铌、Ti 钛、V钒、Co钴、Cu铜、Mo钼、Pd钯、Ag银、Sn锡、Hf铪、Ta钽、W钨、Re铼、Au金、Pb铅、Bi铋、LE轻元素.所以这里的le就是指轻元素.