高光譜成像儀結合光譜技術和圖像技術的優(yōu)勢，能夠很好的捕獲光譜信息和圖像信息。其豐富的光譜信息能夠有效的提取樣品內(nèi)部特征，被廣泛的應用于不同行業(yè)樣品信息的檢測。那么，高光譜成像儀的原理是什么？高光譜成像儀有何具體應用？下文為大家進行了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！
高光譜成像儀的成像原理：
高光譜成像系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，如下圖所示硬件最重要的部件是傳感器，還包括光源、掃描器和控制裝置等。傳感器主要由物鏡、光譜儀和CCD陣列探測器。光譜儀主要有兩種：干涉型成像光譜儀和光柵型成像光譜儀。CCD陣列探測器分為線陣探測器和面陣探測器。軟件部分主要包括光譜預處理軟件和數(shù)據(jù)采集及處理軟件等。
下圖所示為高光譜成像原理示意圖。高光譜成像系統(tǒng)最重要的組成是光譜儀，光譜儀有一個棱鏡-光柵-棱鏡單元，此單元可以阻止環(huán)境光的干擾，而且在光譜儀獲得被測物體的一行圖像時，此單元可以將光線從每行圖像的像素點色散到光譜軸上，這樣就獲得了在空間軸和光譜軸上的一維影像和光譜信息。由于物體或物鏡的連續(xù)運動，就形成了整個物體的光譜圖像。最終在CCD陣列探測器上完成對每個瞬間信號的獲取，得到高光譜三維圖像數(shù)據(jù)塊。
高光譜成像儀的具體應用：
1.用于精準農(nóng)業(yè)
農(nóng)業(yè)攸關國計民生，農(nóng)業(yè)信息至關重要。高光譜遙感技術的發(fā)展為遙感信息定量應用開辟了新的領域，并逐漸成為新興的精準農(nóng)業(yè)最重要的技術手段之一。高光譜遙感技術可以準確獲得植物的精細光譜信息，建立監(jiān)測模型，從而能夠精準監(jiān)測作物的類型及播種面積、作物的生長環(huán)境及病蟲害、作物生理生化性狀、作物長勢和產(chǎn)量品質(zhì)等，促進了農(nóng)業(yè)的科學化管理和實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，為作物的科學管理和高產(chǎn)高效提供技術保障。
2.用于植被調(diào)查
高光譜可用來估計一些森林物理參數(shù)，如葉面積指數(shù)（LAI）、材積、密度、森林覆蓋度、樹高等。LAI是植被重要的生物物理參數(shù)和植物生態(tài)研究中的一個重要指標，它與生物量、植被長勢均密切相關。過去應用遙感方法估計森林LAI的研究主要局限于一些相對較寬的波段的多光譜數(shù)據(jù)，精度不高，原因之一是寬波段高光譜遙感數(shù)據(jù)中往往混有相當比例的非植物光譜，致使各種植被指數(shù)與LAI的關系不緊密，而這種非植物光譜在高光譜遙感中采用光譜微分技術可以得到有效抑制，從而提高遙感數(shù)據(jù)LAI的相關性。
3.用于巖礦探測
與多光譜遙感相比，高光譜遙感能夠以更高的光譜分辨率提取地物的診斷性光譜特征，這使得在多光譜遙感中不可區(qū)分的巖石和礦物光譜，可在高光譜遙感中得到精確識別。利用高光譜遙感識別巖礦，能夠直接提供同礦床成礦和蝕變相關的礦物種類、分布以及豐度信息。基于這些巖礦信息，可以有效地圈定相關礦產(chǎn)資源的勘探范圍，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源大面積快速勘查。
4.用于水體水質(zhì)調(diào)查
隨著經(jīng)濟發(fā)展和人類活動的不斷擴張，各種水體的水質(zhì)狀況越來越受到影響，水環(huán)境監(jiān)測已刻不容緩。20世紀70年代開始，一些國家應用航空遙感監(jiān)測海岸帶污染，應用衛(wèi)星遙感監(jiān)測區(qū)域性的海上溢油、赤潮事件。赤潮水體與正常水體的光譜曲線形狀在700nm附近有所不同，差異表現(xiàn)在是否存在中心波長大于685nm的熒光峰，即赤潮水體的特征反射峰。寬光譜波段不能有效捕捉水體復雜的光譜特性，而高光譜遙感數(shù)據(jù)具有較高的空間分辨率和連續(xù)的光譜信息，能進行有效的水體水色因子探測及提高光學水質(zhì)參數(shù)反，演精度。
5.用于大氣科學研究
高光譜遙感技術在大氣研究中的突出應用是云蓋制圖、云頂高度與云層狀態(tài)參數(shù)估算、大氣水汽含量與分布估算、氣溶膠含量估計與大氣光學特性評價等。利用高光譜成像技術，在準確探測大氣成分的基礎上，能提高天氣預報、災害預警等的準確性與可靠性。
