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多光谱相机原理

发布时间:2018-04-27 点击量:1375

    多光谱成像技术自从面世以来,便被应用于空间遥感领域。而随着搭载平台的小型化和野外应用的需求,光谱成像仪在农业、林业、军事、医药、科研等领域的需求也越来越大。而在此之前成像技术并没有那么高,只能对特定的单一的谱段进行成像。虽然分辨率高但是数据量大难以进行分析、存储、检索,而多光谱成像是将所有的信息结合在一起,这不仅仅是二维空间信息,同时也把光谱的辐射信息也包含在内,从而在更宽的谱段范围内成像。
多光谱相机的工作谱段范围
    人眼所能能识别的光谱区间为可见光区间,波长从400nm到700nm;普通数码相机的光谱响应区间与人眼识别的光谱区间相同,包含蓝、绿、红、三个波段;而多光谱相机的工作谱段范围在其基础上,可以分可见光、近红外光、紫外光等每台多光谱相机的分辨率不同,所应用的领域也不同
    就比如说我们在做植被调查的时候,植被的可见光波段对绿色比较敏感对红色和蓝色反射较弱。相对于可见光波段,植被在近红外波段具有很强的反射特性,多数植被在可见光波段的光谱差异很小。而在近红外波段的光谱差异更大,光谱差异越明显越有利于分类。
光谱特性
    我们知道像素运用复杂的大气准则来,复原反射光谱和辐射光谱所的到的数据分析,得到不同物质的反射率不同,称之为光谱特征。如果有足够的光谱特证,可用于识别场景中的材质,其中包括光谱范围、宽度、分辨率。范围是指相机获取图像来自的光谱段,谱段的宽度反映了谱段设置的要求、通过努力衡量大气中物质的光谱特性还有传感器的光谱响应,就要考虑  大气中的吸收和散射。
多光谱相机的光学系统
    光学系统是指由透镜、反射镜、棱镜和光阑等多种光学元件按一定次序组合成的系统。通常用来成像或做光学信息处 理。曲率中心在同一直线上的两个或两个以上折射(或反射)球面组成的光学系统称为共轴球面系统,曲率中心所在的那条直线称为光轴。其中参数包括焦距、视场角、相对孔径等。
多光谱相机的反射光学系统
    如果光学系统中的光学镜片为反射镜,则此系统称之为反射系统,反射式光学系统zui大的优势就在于其光谱范围很大,对各个谱段都适用,并且不需要矫正二级光谱,但是因选用的是非球面镜片,会使系统的加工和装配变得十分困难,增加制作工艺难度 。
多光谱相机的分光系统
    对于多光谱相机来说除了光学系统以外,分光系统也十分重要,因为多光谱相机需要对各个谱段进行成像分析,zui终将这些图像数据结合在一起,这就要求能将光线进行分光的器件,无论采用哪种分光模式都必须满足配准的需求。
    zui早出现的分光方式是利用棱镜或者是光栅分光,相对来说技术比较成熟,应用也比较广泛,随着发展也有了迈克尔逊双光束干涉分光、offner凸光栅光谱成像系统等。

多光谱相机的基本构成
1.光学系统
    可以在各个谱段内范围内成像,可以很好的的控制杂散光,是多光谱相机zui重要的部分,对工作谱段范围和分辨能力起了决定性的作用,还可以设定工作焦距视场角大小等。
2.控制和信息处理器
    控制监督多光谱相机的整个工作过程,并收集图像数据,并进行储存。
3.热控装置
    由温度控制器、隔热材料、散热器、热控涂层等组成。
4.其他结构
    物镜、电路系统、探测器及其他零配件。

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