高光谱相机的分光方式及优缺点分析

根据分光方式的不同，高光谱相机可以分为不同的类型。本文对这些类型以及各自的优缺点进行了简单的分析，仅供参考。

1. 透射光栅

优点：结构稳定，无移动部件，对入射光线的入射角度无特殊要求。一次采样对一条线的全波长都可进行采样，光谱分辨率可以做到2.5nm（以400-1000nm的光谱相机为例）

缺点：价格贵

2. 滤光片-渐进式滤光片（干涉滤光片）

优点：便宜，透过率高。

缺点：同样不能整个框幅一次采样；光谱分辨率做不高，10-20nm左右，更关键的是，对入射光线要求的非常高，对于非垂直入射的光线，干涉滤光片的滤光效果会有非常大的变化。如果正入射时截止波长是600nm,非正入射时有可能截止波长会变差650nm。所以对入射光线的角度要求特别高，但是，高光谱的检测通常都要求有一定的视场角和成像范围。这样在前端光路设计上会导致非常高的成本或者导致很高的光谱偏差。

3. 滤光片-马赛克滤光片

优点：透过率高，信噪比可以做的高；可以整个框幅的画面多格波长一次成像（就是说一次获得整幅图像在不同光谱的数据）；用马赛克中一个滤光片的数据来代替整个滤光片的数据。

缺点：光谱分辨率低，和渐进式滤光片一样，只能做到10-20nm(较好的情况下)；光谱通道少，马赛克由几个滤光片组成，就有几个通道（通常为4、9、16、25、36通道，还没看到文献说更高的）；空间分辨率低，空间分辨率 = 传感器分辨率/通道数。

4. 可见光液晶可调谐滤波器LCTF/声光可调谐滤波器AOTF/法布里珀罗滤波器等

优点：一次可以对整幅图像进行单波长采样；光谱通道的数量可以很多。

缺点：一次可以对整幅图像进行单波长采样，切换其它的波长需要时间，如果测量的是移动目标/非静止目标，就不适用了；

光谱分辨率也很难做到很高，光谱分辨率做的高信号强度（光通量）会下降很大，很难保证信噪比。