高光譜成像儀是將圖像技術(shù)與光譜技術(shù)融合在一起，具有“圖譜合一”的特點(diǎn)，其中圖像信息可以檢測(cè)產(chǎn)品的外部品質(zhì)，光譜信息則可用于產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)的檢測(cè)，同時(shí)可以將圖像信息和光譜信息進(jìn)行特征融合，以此達(dá)到更好的檢測(cè)效果。那么，高光譜成像儀由哪些部件構(gòu)成？高光譜成像儀是如何成像的？

高光譜成像儀的構(gòu)成：

下圖為一個(gè)典型的高光譜成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，系統(tǒng)主要由面陣相機(jī)、分光設(shè)備、光源、傳輸機(jī)構(gòu)、及計(jì)算機(jī)軟硬件等五部分構(gòu)成。

光源是高光譜成像系統(tǒng)的一個(gè)重要部分，它為整個(gè)成像系統(tǒng)提供照明。分光設(shè)備是高光譜成像系統(tǒng)的核心元件之一，分光設(shè)備通過(guò)光學(xué)元件把寬波長(zhǎng)的混合光分散為不同頻率的單波長(zhǎng)光，并把分散光投射到面陣相機(jī)上。相機(jī)是高光譜成像系統(tǒng)的另一個(gè)核心元件。光源產(chǎn)生的光與被檢測(cè)對(duì)象作用后成為物理或化學(xué)信息的載體，然后通過(guò)分光元件投射到面陣相機(jī)。計(jì)算機(jī)軟件和硬件用來(lái)控制高光譜成像系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，針對(duì)特定的應(yīng)用進(jìn)行圖像和光譜數(shù)據(jù)的處理與分析，同時(shí)還可以為高光譜圖像提供存儲(chǔ)空間。

高光譜成像儀的成像原理：

下圖所示為高光譜成像原理示意圖。高光譜成像系統(tǒng)最重要的組成是光譜儀，光譜儀有一個(gè)棱鏡-光柵-棱鏡單元，此單元可以阻止環(huán)境光的干擾，而且在光譜儀獲得被測(cè)物體的一行圖像時(shí)，此單元可以將光線從每行圖像的像素點(diǎn)色散到光譜軸上，這樣就獲得了在空間軸和光譜軸上的一維影像和光譜信息。由于物體或物鏡的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，就形成了整個(gè)物體的光譜圖像。最終在CCD陣列探測(cè)器上完成對(duì)每個(gè)瞬間信號(hào)的獲取，得到高光譜三維圖像數(shù)據(jù)塊。

高光譜成像儀主要類(lèi)型及特點(diǎn)：

根據(jù)成像方式的不同，高光譜儀分為三大類(lèi)：推掃型、凝視型、光機(jī)掃描。推掃式高光譜成像儀相對(duì)較高的靈敏度，它隨著搭載平臺(tái)時(shí)刻在運(yùn)動(dòng)而探測(cè)的目標(biāo)保持靜止，因此大部分都采用此類(lèi)型的成像儀。凝視型高光譜成像儀的特點(diǎn)是探測(cè)靈敏度和光譜分辨率高，但一般適用于短距離的探測(cè)，每次需要很長(zhǎng)時(shí)間成像，這樣就浪費(fèi)了資源，典型的有AOTF型高光譜成像儀；光機(jī)掃描型高光譜成像儀的特點(diǎn)是成像視場(chǎng)大，可實(shí)時(shí)定標(biāo)，中低分辨率和超大幅寬等，比較適用的機(jī)載平臺(tái)速度應(yīng)相對(duì)較慢，典型的儀器如OMIS和 HyMAP等。

傳統(tǒng)遙感的特點(diǎn)是波段較少、光譜分辨率較低、波段在光譜上不連續(xù)，光譜覆蓋范圍少，波段寬一般大于 100nm。和傳統(tǒng)遙感相比，高光譜遙感技術(shù)具有鮮明的新特點(diǎn)：①波段多；②光譜分辨率高；③波段連續(xù)：可以提供幾乎連續(xù)的光譜；④光譜范圍窄：波段范圍一般小于10nm；5數(shù)據(jù)量大：隨著波段數(shù)量的增加，數(shù)據(jù)量會(huì)成指數(shù)增加。

隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，因高光譜技術(shù)克服了傳統(tǒng)遙感的波段少、光譜分辨率低等方面的局限性，能夠更精確的對(duì)地物加以細(xì)分和鑒別，因此，被廣泛地應(yīng)用在航天航空、軍事偵察、環(huán)境污染檢測(cè)、海洋勘測(cè)、地震監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。