高光谱仪成像仪(高光谱成像仪器)

海潮机械 2023-01-15 10:50 编辑:admin 60阅读

1. 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。

2. 高光谱成像仪

高光谱遥感有以下显著优势:

 1、成像光谱仪所获取的地物连续光谱比较真实,能全面反映自然界各种植被所固有的光谱特征以及其间的细节差异性,

从而大大提高地物分类的精细程度和准确性,使得高光谱图像数据与光谱仪地面实测光谱曲线数据之间的直接匹配成为可能。

2、高光谱图像数据提高了根据混合光谱模型进行混合像元分解的能力,减少了土壤等植被生长背景地物的影响,从而能够获取最终光谱端元的真实光谱特性曲线数据。

 3、高光谱分辨率的植被图像数据将对传统的植被指数运算予以改进,大大提高了植被指数所能反演的信息量,使人们可以直接收获诸如植被叶面积指数、生物量、光合有效吸收系数等植被生物物理参量。

4、提高遥感高定量分析的精度和可靠性,基于高光谱分辨率的光谱吸收特征信息提取可以完成部分植被生物化学成分(如植被干物质和水分含量等)定量填图。 

3. 高分辨率成像光谱仪

光谱仪以光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置。它由一个入射狭缝,一个色散系统,一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域,并在选定的波长上(或扫描某一波段)进行强度测定。分为单色仪和多色仪两种。

  光谱仪的技术原理:

  根据现代光谱仪器的工作原理,光谱仪可以分为两大类:经典光谱仪和新型光谱仪.经典光谱仪器是建立在空间色散原理上的仪器;新型光谱仪器是建立在调制原理上的仪器.经典光谱仪器都是狭缝光谱仪器.调制光谱仪是非空间分光的,它采用圆孔进光.

  根据色散组件的分光原理,光谱仪器可分为:棱镜光谱仪,衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪.光学多道分析仪OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十几年出现的采用光子探测器(CCD)和计算机控制的新型光谱分析仪器,它集信息采集,处理, 存储诸功能于一体.由于OMA不再使用感光乳胶,避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理,测量工作,使传统的光谱技术发生了根本的改变,大大改善了工作条件,提高了工作效率;使用OMA分析光谱,测量准确迅速,方便,且灵敏度高,响应时间快,光谱分辨率高,测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机,绘图仪输出。它己被广泛使用于几乎所有的光谱测量,分析及研究工作中,特别适应于对微弱信号,瞬变信号的检测.

  光谱仪的结构组成:

  1. 入射狭缝: 在入射光的照射下形成光谱仪成像系统的物点。

  2. 准直元件: 使狭缝发出的光线变为平行光。该准直元件可以是一独立的透镜、反射镜、或直接集成在色散元件上,如凹面光栅光谱仪中的凹面光栅。

  3. 色散元件: 通常采用光栅,使光信号在空间上按波长分散成为多条光束。

  4. 聚焦元件: 聚焦色散后的光束,使其在焦平面上形成一系列入射狭缝的像,其中每一像点对应于一特定波长。

  5. 探测器阵列:放置于焦平面,用于测量各波长像点的光强度。该探测器阵列可以是CCD阵列或其它种类的光探测器阵列。

4. 高分辨光谱仪

可以从两个方面入手:

一是看性能,光谱仪精度较高,接近实验室级的分析水平,可直观显示合金牌号和元素百分比含量及ppm含量,如果不能显示这些就是假的;

二是看构造,光谱仪采用坚韧的LEXAN.塑料密封外壳,重量轻,坚固耐用

5. 高光谱成像仪器原理

PL光谱是光致发光,是通过一定波长的光来激发材料,使其光致发光,原理是形成的光生电子和空穴再次复合从而发出荧光,所以一定程度上其吸收峰的波长和紫外差不多,但是吸收峰的强度说明电子空穴复合率,晶格缺陷越多(结晶度越差),峰高越高(复合率越多) PLE对应的是PL,PL显示样品对激发波长在紫外可见范围内的响应情况,理论上如果样品发射峰在580nm,以580nm检测,测PLE,如果最大峰在350,就说明以350激发该样品时,产生的峰,强度最高。通常是PLE和PL相互来确定的。

二者不是一个仪器测的,软件也不一样,紫外发出的是全波段的光,PL发出的是一定波长的光。