高光谱成像技术进展
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一．高光谱成像技术的简介
高光谱成像技术的出现是一场革命，尤其是在遥感界。

它使本来在宽波段不可探测的物质能够被探测,其重大意义已得到世界公认。

高光谱成像技术光谱分辨率远高于多光谱成像技术,因此高光谱成像技术数据的光谱信息更加详细，更加丰富,有利于地物特征分析。

有人说得好，如果把多光谱扫描成像的MSＳ（mulｔi-specｔral sｃannｅｒ)和TM（thｅｍatｉc mapｐeｒ）作为遥感技术发展的第一代和第二代的话, 那么高光谱成像( hｙｐｅｒspeｃtral iｍaｇeｒｙ) 技术则是第三代的成像技术。

高光谱成像技术的具体定义是在多光谱成像的基础上，从紫外到近红外(2００－2500nm）的光谱范围内,利用成像光谱仪,在光谱覆盖范围内的数十或数百条光谐波段对目标物体连续成像。

在获得物体空间特征成像的同时，也获得了被测物体的光谱信息。

（一）高光谱成像系统的组成和成像原理
而所谓高光谱图像就是在光谱维度上进行了细致的分割，不仅仅是传统所谓的黑、白或者R、G、B的区别，而是在光谱维度上也有N个通道,例如:我们可以把400nm-100０nm分为３00个通道。

因此，通过高光谱设备获取到的是一个数据立方,不仅有图像的信息，并且在光谱维度上进行展开,结果不仅可以获得图像上每个点的光谱数据，还可以获得任一个谱段的影像信息。

目前高光谱成像技术发展迅速，常见的包括光栅分光、声光可调谐滤波分光、棱镜分光、芯片镀膜等。

下面分别介绍下以下几种类别：
（1）光栅分光光谱仪
空间中的一维信息通过镜头和狭缝后，不同波长的光按照不同程度的弯散传播，这一维图像上的每个点，再通过光栅进行衍射分光,形成一个谱带,照射到探测器上，探测器上的每个像素位置和强度表征光谱和强度。

一个点对应一个谱段，一条线就对应一个谱面，因此探测器每次成像是空间一条线上的光谱信息，为了获得空间二维图像再通过机械推扫,完成整个平面的图像和光谱数据采集。

如下
图所示。

经过狭缝的光由于不同波长照射到不同的探测器像元上，光能量很低，因此需要选择高灵敏相机,同时需要加光源。

例如系统如下：
光源相机（成像光谱仪+ｃｃd）装备有图像采集卡的计算机是高光谱成像技术的硬件组成，其光谱的覆盖范围为20０-４０0nm,400-100０ｎm，９0０-170０nm,１000-2５０0nm。

其中光谱相机的主要组成部分为准直镜，光栅光谱仪,聚焦透镜以及面阵ｃｃd。

其扫描过程是当ｃcd探测器在光学焦面的垂直方向上做横向扫描(x），当横向的平行光垂直入射到投身光栅是就形成了光栅光谱,这是像元经过高光谱仪在ｃcｄ上得出的数据，它的横向式ｘ方向上的像素点也就是扫描的象元,它的总像是各像元对应的信息。

在检测系统输送前进是排列的他测器完成纵向扫面（y)。

综合扫描信息即可得到物体的三围高光谱数据。

（2）声光可调谐滤波分光(AＯTＦ)光谱仪
ＡOTＦ由声光介质、换能器和声终端三部分组成。

射频驱动信号通过换能器在声光介质内激励出超声波。

改变射频驱动信号的频率，可以改变AOＴF衍射光的波长,从而实现电调谐波长的扫描。

最常用的AOTＦ晶体材料为TeO2即非共线晶体,也就是说光波通过晶体之后以不同的出射角传播。

如上图所示:在晶体前端有一个换能器，作用于不同的驱动频率，产生不同频率的振动即声波。

不同的驱动频率对应于不同振动的声波,声波通过晶体ＴeO２之后，使晶体中晶格产生了布拉格衍射，晶格更像一种滤波。