机载高光谱成像技术的原理及特点解析

机载高光谱成像技术是将高光谱成像系统安装在航空平台上，如固定翼飞机、直升机、无人机等，具有光谱分辨率高、多波段、光谱合一特点的快速、无损检测技术。本文对机载高光谱成像技术的原理及特点做了解析。

机载高光谱成像技术的原理：

光谱成像系统由光学系统、信号前端处理系统、数据采集记录处理系统组成，光谱成像系统工作流程是：光学系统→信号前端处理→数据采集记录处理。

高光谱成像技术融合了成像技术与光谱技术，20世纪下半叶，随着高光谱成像技术的发展，以光谱分辨率、时间分辨率、空间分辨率等为关键技术指标的高光谱传感器，被搭载于不同平台组成各式成像光谱仪。按工作原理可将成像光谱仪分为干涉型成像光谱仪、计算层析成像光谱仪、色散型成像光谱仪、滤光片型成像光谱仪等。目前，常用有基于时间、空间调制干涉型成像光谱仪，基于分光棱镜、色散棱镜、衍射光栅构成的色散成像光谱仪。

1.时间调制干涉成像光谱系统

基于迈克耳逊干涉成像原理的干涉成像光谱系统，由准直透镜、分束镜、定镜、动镜、付立叶透镜、面阵探测器等组成，构成时间调制干涉成像光谱系统。

2.空间调制干涉成像光谱系统

空间调制干涉成像光谱系统分为基于萨伐尔板的横向剪切偏振干涉系统和基于渥拉斯顿棱镜的角剪切偏振干涉系统。这两种类型的光路结构及工作原理是不同的。这里介绍基于萨伐尔板的横向剪切偏振干涉系统，首先光源发射出的光，经狭缝、起偏器形成线性偏振光，然后通过萨伐尔偏光镜左板，发生双折射变成两束偏振光，接着进入右板后，两束偏振光光轴方向发生互换对调，振动方向成相互垂直，光程差出现横向剪切量，再通过检偏器后两束偏振光振动方向一致，经成像透镜在探测器上形成干涉条纹。

3.色散型成像光谱系统

被测目标发射出的光，经透镜汇聚于狭缝，再通过透镜、色散光学器件、透镜后完成色散和聚焦，然后在像面上形成狭缝成像，经探测器收集处理获取信号。

机载高光谱成像技术的特点：

机载高光谱成像技术特点是：光谱分辨率高、成像波段多、图谱合一，有极强的地物识别、分类能力，能完成快速、无损对地、空间目标探测，获取物体的光谱特征信息。基于光谱数据的数据采集方式，适用于众多应用领域。