高光譜成像技術原理及其優勢

高光譜成像技術是一種將成像技術與光譜技術結合的影像數據技術。通過高光譜技術可以獲取探測目標的光譜信息，從而得到高光譜分辨率的連續、窄波段的影像數據。高光譜成像技術發展迅速，常見的包括光柵分光、聲光可調諧濾波分光、棱鏡分光、芯片鍍膜等。目前，高光譜成像技術被廣泛應用于醫學診斷、遙感檢測、食品質量與安全等方面。

高光譜數據主要由遙感傳感器捕獲，而遙感傳感器可分為:攝影類型的傳感器、掃描成像類型的傳感器、雷達成像型的傳感器與非影像類型的傳感器。無論哪種類型的遙感傳感器，它們都由收集器、探測器、處理器與輸出器幾部分構成。

其中，收集器用來收集地物輻射來的能量，具體的元件包括透鏡組、反射鏡組、天線等。探測器將收集的輻射能轉變成化學能或電能，具體的元器件包括感光膠片、光電管、光敏和熱敏探測元件、共振腔諧振器等。

處理器是對收集的信號進行處理操作(如顯影、定影、信號放大、變換、校正和編碼等)，具體的處理器類型有攝影處理裝置和電子處理裝置等。輸出器的類型有掃描曬像儀、陰極射線管、電視顯像管磁帶記錄儀、彩色噴墨儀等，主要用來獲取數據。

高光譜成像原理

1.數據集特性

高光譜與多光譜是存在差異的，這是初學者容易混淆的兩個概念。因此，在這里進行詳細說明。以上兩者的主要區別在于波段的數量和波段的窄度。其中，多光譜影像通常是指以像素表示的3~10個波段。每個波段都可以通過遙感輻射計獲取。對于高光譜數據而言，其包含很窄的波段(10~20nm)，高光譜影像可能有成千上萬的波段。對于高光譜數據的每個波段而言，往往需要成像光譜儀進行獲取。圖1與圖2分別為多光譜與高光譜示例圖。

2.優勢

與高分辨率、多光譜影像相比，高光譜影像的優勢在于：分辨率高，波段眾多。它包含豐富的輻射、空間和光譜信息，是多種信息的綜合載體。高光譜影像在地物制圖、資源勘探等領域得到了廣泛使用。

與常見的RGB影像不同，高光譜影像往往是多通道影像，因此，在獲得高光譜數據時，需要對高光譜影像進行預處理才能夠對其進行可視化，如取出多通道中的一個或者三個通道。高光譜的波段信息往往包含豐富的數據特征，可以通過不同地物對不同波段的敏感度不同，進行波段選擇，以突出某類目標特征。

審核編輯 黃宇