高光譜成像儀可以按照多種不同的特性進(jìn)行分類(lèi)。作為融合成像技術(shù)和光譜技術(shù)的綜合性?xún)x器，我們可以根據(jù)其工作波段、分光方式、掃描方式和工作高度等特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。本文將詳細(xì)介紹不同類(lèi)型的高光譜成像儀，并提供給對(duì)高光譜知識(shí)感興趣的朋友一個(gè)了解的機(jī)會(huì)。

高光譜成像儀是一種能夠捕捉多波長(zhǎng)光譜信息的儀器。它可以同時(shí)獲取目標(biāo)物體的某個(gè)區(qū)域的光譜特征，并通過(guò)分析光譜數(shù)據(jù)來(lái)獲取目標(biāo)物體的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)等信息。高光譜成像儀廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘探、遙感等領(lǐng)域。它的使用能夠提供更多豐富的光譜信息，為科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用提供了更多的可能性。

按照工作頻段的不同進(jìn)行分類(lèi)：

根據(jù)成像光譜儀的波段特性可以進(jìn)行分類(lèi)，主要包括紫外、可見(jiàn)、近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外等幾個(gè)波段，不同波段的應(yīng)用也各有特點(diǎn)。紫外波段通常用于觀測(cè)星體和電暈放電等方面，因?yàn)樗梢杂^測(cè)到星體發(fā)出的輻射和電暈放電所剝離的原子電子?？梢?jiàn)光波段是人眼所能接受的波段，常用于植被和水色的監(jiān)測(cè)以及探測(cè)研究。紅外波段主要用于熱溫差成像，常用于地溫反演、目標(biāo)打擊效果評(píng)估和軍事偵察等方面。

根據(jù)分光方式的不同進(jìn)行分類(lèi)：

光譜成像技術(shù)可以根據(jù)分光元件的分光方式及數(shù)據(jù)重構(gòu)理論分為四種類(lèi)型：色散型、干涉型、濾光片型和計(jì)算成像型。

色散型成像光譜儀的分光技術(shù)包括棱鏡分光和光柵分光。濾光片型成像光譜儀則使用濾光片作為分光元件，種類(lèi)多樣，例如濾光片輪、濾光片陣列、線(xiàn)性漸變?yōu)V光片、光楔濾光片等。此外還有兩種經(jīng)典的調(diào)諧型濾光器，即聲光可調(diào)諧濾光片（AOTF）和液晶可調(diào)諧濾光片（LCTF）。這兩種技術(shù)都可以直接提取目標(biāo)的空間信息和光譜信息，無(wú)需進(jìn)行其他數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和重構(gòu)，但只能獲得二維數(shù)據(jù)（包括光譜和一維空間信息），需要進(jìn)行另一個(gè)維度的掃描才能獲取第二維空間信息并形成數(shù)據(jù)立方。

成像光譜技術(shù)，亦稱(chēng)干涉型光譜成像技術(shù)，可根據(jù)探測(cè)模式分為時(shí)間調(diào)制、空間調(diào)制和時(shí)空調(diào)制三類(lèi)。它主要基于波動(dòng)光學(xué)的相干成像原理，通過(guò)獲取干涉圖像來(lái)獲得探測(cè)目標(biāo)的信息，然后需要進(jìn)行傅里葉逆變換才能得到光譜信息和空間圖像。該方法獲得的數(shù)據(jù)是二維的，需要進(jìn)行另一維度的掃描才能得到數(shù)據(jù)立方體。

成像光譜技術(shù)主要有三種類(lèi)型，分別是計(jì)算層析型、光場(chǎng)成像型和孔徑編碼成像型。它們可以直接獲得三維數(shù)據(jù)立方體，通常的方法是將目標(biāo)的三維信息投影到二維探測(cè)器上，然后通過(guò)相應(yīng)的重構(gòu)方法來(lái)獲取空間信息和光譜信息。

根據(jù)掃描方式的不同，可以將其進(jìn)行分類(lèi)：

根據(jù)采集三維數(shù)據(jù)立方的掃描方式可以分為擺動(dòng)掃描式、推動(dòng)掃描式和凝視掃描式。

光譜成像系統(tǒng)的擺掃式采用了線(xiàn)陣探測(cè)器，通過(guò)在軌道和穿越軌道兩個(gè)方向上進(jìn)行掃描，以獲得完整的二維空間信息。其中，穿越軌道通常使用掃描鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種掃描方式可以即時(shí)獲取目標(biāo)點(diǎn)的線(xiàn)陣光譜信息，通常應(yīng)用于機(jī)載平臺(tái)。它具有視場(chǎng)范圍寬廣，定標(biāo)方便，數(shù)據(jù)信息穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，但曝光時(shí)間短，進(jìn)入探測(cè)器的能量較少，因此信噪比較低。

擺掃式

推掃式光譜成像系統(tǒng)運(yùn)用了陣列式探測(cè)器，該探測(cè)器自身完成了沿垂直飛行方向的掃描，獲取了空間中一維線(xiàn)視場(chǎng)的空間信息。同時(shí)，利用飛行器的運(yùn)動(dòng)完成了沿軌跡方向的掃描，實(shí)現(xiàn)了獲取二維空間信息。在陣列探測(cè)器的第二維中獲得了線(xiàn)視場(chǎng)的光譜信息。相較于擺動(dòng)掃描方式，這種掃描方式在信噪比方面有了顯著提高，且不需要機(jī)械掃描，在色散型和干涉型成像光譜儀中具有廣泛適用性。

推掃式

該凝視式光譜成像系統(tǒng)使用面陣探測(cè)器，能夠在飛行器移動(dòng)時(shí)對(duì)固定窗口目標(biāo)進(jìn)行成像。它通過(guò)濾光的方式將不同波段的圖像信息分離并獲取，然后將這些不同波段的圖像堆疊成為一個(gè)“數(shù)據(jù)立方”。該系統(tǒng)僅適用于可調(diào)諧濾光片型和新型的快照式成像光譜儀。

凝視式

根據(jù)工作的不同高度分類(lèi)：

高光譜成像儀的工作高度不同，相機(jī)也可以分為中低空、中空和中高空。不同的工作高度需要不同的前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)焦距范圍來(lái)適應(yīng)。

中低空作業(yè)的工作高度介于200米到4000米之間，焦距一般較短，通常不超過(guò)300mm。由于光學(xué)系統(tǒng)的工作高度較低，載機(jī)自身較容易受到攻擊，因此，偵察類(lèi)高光譜相機(jī)主要用于評(píng)估目標(biāo)的打擊效果分析。

中空作業(yè)是一種工作范圍在三千米到一萬(wàn)米之間的任務(wù)。它使用的焦距范圍為300至1000毫米，并且通常采用傾斜或垂直的成像方式。主要用于偵察地面或海面上的固定目標(biāo)和活動(dòng)目標(biāo)。

中高空作業(yè)的工作范圍是在8000米到25000米之間，焦距通常為1000到3000毫米，成像方式一般采用傾斜模式，主要用于從高空偵察地面或海面上的目標(biāo)。

在中空和中高空作業(yè)中，航空相機(jī)由于工作高度較高，對(duì)地面目標(biāo)的成像距離較遠(yuǎn)，因此具備了較強(qiáng)的載機(jī)自身生存能力，同時(shí)在應(yīng)用領(lǐng)域上也更加廣泛。