評價高光譜相機性能的五大參數

高光譜相機的應用領域和範圍，通常由其係統自身的性能參數決定。高光譜相機用於係統評估的性能參數有很多，主要包括工作光譜範圍、光譜分辨率、探測器凝視時間、信噪比和集光本領等幾個主要參數。本文對此進行了簡單介紹。

1. 工作光譜範圍

工作光譜範圍指光譜儀能夠記錄的光譜範圍，其主要由光學係統中光學元件的光譜透過率或者反射率，及所選探測器的光譜靈敏度範圍決定。

2. 光譜分辨率

光譜分辨率為探測光譜輻射能量的最小波長間隔，即光譜探測能力。對於光學係統來說，一般將其定義為光譜通道的波段寬度，即在工作光譜範圍內，其分光元件所得光譜通道越多、波段寬度越窄，光譜分辨率越高；對於探測器來說，其被嚴格定義為儀器達到光譜響應最大值的50%時的波長寬度，探測器能夠識別的波段數越多、波普範圍越窄，地麵物體信息越容易區分和識別，針對性越強。

3. 信噪比

信噪比（SNR），其定義為成像光譜儀所采集的目標信號（VS）和（VN）的比值，其結果直接影響了目標圖像分類和識別等數據處理效果。光學係統信噪比表達式為：

上式中，δ為探測器的像元尺寸，tin為探測器能量積分時間，τa為大氣的平均透過率，τb為光學係統平均透過率，E為太陽在地麵的光普照度，D*為探測器的可探測比，ρ為地物的反射率，z為太陽天頂角，Xt為光譜帶寬，F為光學係統的F數，△f為噪聲等效帶寬。由上式可知，光學係統的F數越小，係統透過率越高，探測器像元尺寸越大、探測效率越高，儀器的信噪比越高。

4. 探測器凝視時間

探測器凝視時間指儀器的瞬時視場掃過地元目標時，探測器的光能量積分時間。

凝視時間越長，探測器積分能量越多，光譜響應越強，所獲取的目標圖像信噪比越高。

5. 集光本領

集光本領表示光譜儀收集和傳遞光能量的本領，即表明目標自身輻射的光譜亮度和儀器能夠探測的光度數值的關係。對於成像光譜儀來說，集光本領可通過計算狹縫麵積和孔徑立體角之積得到，其中狹縫寬度對光譜分辨率有影響，其尺寸應與像元尺寸一致，因此可通過增大光學係統的孔徑立體角提高集光本領。