高光谱成像仪的分类及其应用

    高光谱成像仪可以随时随地获得光谱影像，无论是在温室、野外或者实验室，能实时获得包括可见光波段及近红外波段的450-1000nm波长范围内的地物光谱数据。在军事伪装探测识别、资源调查、污染监测、精准农业等领域内，高光谱成像仪是非常理想的光谱成像系统，性能高、非常便携、坚固且性价比高。

高光谱成像仪的分类

　　高光谱成像仪的这个高字，主要是对应以前的一种叫多光谱成像光谱仪的仪器，从思路来说，其实高光谱和多光谱没什么区别，都是一脉相承要得到一个光谱成像数据立方。但是这个高字，还是会体现在更多的数据丰富程度上，如光谱范围更宽，谱段更多，光谱分辨率更高等等。在高光谱之后，还有超光谱成像，即在高光谱的基础上，更进一步丰富了数据量。

　　一般来说，高光谱成像仪主要有三种，棱镜分光，光栅分光和傅里叶变换型。其中，棱镜分光和光栅分光可以看成一类，即色散型成像光谱仪。目前国际上研制和运行的高光谱成像仪，除了强力星2号上的FTHSI采用傅里叶变换成像光谱仪以外，其他的高光谱成像仪均采用色散分光的方式。

　　高光谱成像仪三种分光应该说是各有优劣：

　　棱镜分光相对光栅分光来说，主要区别在于：①能量利用率较高;②光谱维只能校正到近似线性;③光谱分辨率低;④体积质量略高。

　　傅里叶变换分光相对光栅分光来说：①地面分辨率低;②定标难度高;③不能进行实时监测;④数据量较大。

高光谱成像仪的应用

　　高光谱分辨率成像光谱遥感起源于地质矿物识别填图研究，逐渐扩展为植被生态、海洋海岸水色、冰雪、土壤以及大气的研究中。

　　高光谱成像仪在高光谱测量的基础上，具有图谱合一的优势，可以精确到叶片一个点去探测作物不同胁迫症状的特征，又可获取受胁迫作物面状的光谱信息，点面结合综合地反映作物遭受胁迫的程度。所以，成像高光谱已经成为国内外研究的热点，学者们利用高光谱成像技术定量化地提取作物所遭受的各种胁迫特征，根据高分辨率的图像对叶片及叶片的局部区域进行分析，从而在更加微观的尺度上进行机理探测研究。

　　正是因为高光谱成像仪可以得到波段宽度很窄的多波段图像数据，所以它多用于地物的光谱分析与识别上。特别是，由于成像光谱仪的工作波段为可见光、近红外、短波红外，因此对于特殊的矿产探测及海色调查是非常有效的，尤其是矿化蚀变岩在短波段具有诊断性和光谱特性。

高光谱成像仪的应用优势

　　随着高光谱成像仪的光谱分辨率的提高，其探测能力也有所增强。因此，与全色和多光谱成像相比较，高光谱成像仪有以下显著优势。

　　1、有着近似连续的地物光谱信息。高光谱成像仪影像在经过光谱反射率重建后，能获取与被探测物近似的连续的光谱反射率曲线，与它的实测值相匹配，将实验室中被探测物光谱分析模型应用到成像过程中。

　　2、对于地表覆盖的探测和识别能力极大提高。高光谱成像仪数据能够探测具有诊断性光谱吸收特征的物质，能准确的区分地表植被覆盖类型，道路地面的材料等。

　　3、地形要素分类识别方法是多种多样的。高光谱成像仪影像分类既可以采用如贝叶斯判别、决策树、神经网络、支持向量机的模式识别方法，也可以采用基于被探测物的光谱数据库的光谱进行匹配的方法。分类识别特征是既可以采用光谱诊断特征，也可以采用特征选择与提取。

　　4、地形要素的定量和半定量分类识别将成为可能。在高光谱成像仪影像中能估计出多种被探测物的状态参量，大大的提高了成像高定量分析的精度和可靠性。

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