高光譜成像技術的原理是什麽？係統構成？

高光譜成像技術是光譜成像技術的一種，它將傳統二維成像技術和光譜技術有機結合在一起，既可以獲取目標物的二維空間信息，又可以獲得一維光譜信息。該技術具有空間可識別性、超多波段、高的光譜分辨率、光譜範圍廣和圖譜合一等眾多優點。高光譜成像技術的原理是什麽？係統構成是怎樣的呢？本文進行了簡單總結。

高光譜成像技術的原理：

光譜根據分辨率的高低可以將其分成多光譜、高光譜、超光譜三種類型，這三種類型對應的光譜分辨率分別為10-1λ以內、10-2λ以內、10-3λ以內，而高光譜圖像就是由一係列連續的光波波長組成的光學圖像。因此高光譜成像就是指在特定的波長範圍內獲得由一係列連續的窄波段圖像組成的包含三維圖像數據塊的過程。一個典型的高光譜數據塊示意圖如下圖所示，進行高光譜成像時，成像儀通過接收被測物體表麵反射和透射光以及在X軸上進行分光，在Y軸上進行成像，從而獲得包含一維光譜和二維圖像的高光譜三維數據塊。通常高光譜的光譜範圍主要包括可見光譜區域（400～760nm）和近紅外光譜區域（760～2560nm），目前其光譜分辨率可以達到2~3nm。在利用高光譜成像技術在獲得樣品圖像的同時，還能夠為圖像上每個像素點提供上千個波長點的光譜信息，因此包含了樣品內部豐富的成分含量信息，可以達到實現樣品的成分、含量、空間分布的無損測量的目的。

高光譜成像技術的係統構成

一個典型的高光譜成像係統主要包含硬件和軟件這兩部分。硬件係統包括：電荷耦合器件探測器、成像光譜儀、鏡頭、光源及其控製器、可調載物台、移動步進機等，而軟件係統包含運動控製係統和圖像采集係統兩部分。通過將軟硬件進行結合可以對樣品信息進行快速采集，采集過程如下：首選是將樣品平穩放置已調整好高光譜係統載物平台上，而後應用運動控製係統啟動移動步進機，以點掃描、線掃描或者麵掃描進行圖像的獲取，在圖像采集的過程中，被測物體表麵的光反射和透射信息被高光譜成像儀接收，從而獲得在平麵X軸、Y軸和光波長入上的三維信息，因此既包含了圖像信息，也包含了光譜信息，而後將采集的圖譜信息儲存在計算機中，從而進行後續的數據處理和分析。