高光譜成像技術(shù)是一個(gè)怎樣的高科技

經(jīng)常被大家提及的高光譜成像技術(shù)是個(gè)什么高科技？今天就由小編為大家詳細(xì)說說。

遙感技術(shù)出現(xiàn)之后，在探測器技術(shù)提高的基礎(chǔ)上，首先在美國出現(xiàn)了將影像與光譜探測融合為一體的思路。20世紀(jì)80年代初期，童慶禧等與美國JPL專家安·卡爾的交流中了解了這一思路，并與中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所薛永祺研究了這一新型遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能，這也是我國開展高光譜遙感技術(shù)研究的起源，相關(guān)研究工作為我國后來開展的成像光譜技術(shù)研究奠定了重要基礎(chǔ)。

高光譜成像儀作為新一代傳感器，能夠獲取連續(xù)窄波段的光譜信息，從而識(shí)別出具有診斷性波譜的地物?，F(xiàn)有的高光譜傳感器主要是航天高光譜傳感器、航空高光譜傳感器、地面高光譜成像儀及無人機(jī)載高光譜成像載荷，搭載在包括衛(wèi)星、飛機(jī)、無人機(jī)和地面工作平臺(tái)等不同高度的遙感平臺(tái)上。

1、航空高光譜傳感器

起步階段：1980年以來，航空高光譜傳感器已經(jīng)得到很大發(fā)展，并且在水質(zhì)監(jiān)測、葉面積指數(shù)監(jiān)測等研究中進(jìn)入實(shí)用階段［3-4］。1988年KRUSE F A.［5］利用航空成像光譜儀AIS圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行礦物探測識(shí)別并制圖，該研究成果的發(fā)表代表著利用遙感手段獲取地物目標(biāo)的連續(xù)光譜信息的開始。

發(fā)展階段：在AIS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的機(jī)載可見光-紅外成像光譜儀AVIRIS于1987年開始投入飛行使用，此后經(jīng)過了多次升級(jí)改造。與此同時(shí)，一些發(fā)達(dá)國家也開始研制成像光譜儀。在AIS和AVIRIS的基礎(chǔ)上，相關(guān)研究人員研制了各式各樣的航空高光譜成像儀，如加拿大的CASI傳感器及澳大利亞的機(jī)載成像光譜儀Hymap等。為了推進(jìn)我國成像光譜技術(shù)的發(fā)展，2002年租用了Hymap進(jìn)行了一系列包括儀器飛行、數(shù)據(jù)獲取處理及應(yīng)用研究的工作。我國在成像光譜儀方面也取得較大進(jìn)展，20世紀(jì)80年代后期研制和發(fā)展了航空成像光譜儀MAIS，此后上海技術(shù)物理研究所又自行研制了推帚式成像光譜儀PHI系列及實(shí)用型模塊化成像光譜儀OMIS［6］。長春光機(jī)所研制了高分辨率成像光譜儀C-HRIS，并于2011年研制無人機(jī)載高光譜成像儀，目前已投入實(shí)際應(yīng)用［7］。

2、航天高光譜成像儀

起步階段：航天高光譜成像技術(shù)是在機(jī)載成像光譜技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的［8］，機(jī)載高光譜成像儀的應(yīng)用實(shí)踐為航天高光譜成像儀的研制工作奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代，航天光譜成像儀的發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)熱門課題，受到國際的廣泛關(guān)注。美國的中分辨率成像光譜儀MODIS、Hyperion成像光譜儀、超光譜成像儀試驗(yàn)相機(jī)FTHSI，歐洲環(huán)境衛(wèi)星上搭載的MERIS及CHRIS衛(wèi)星相繼發(fā)射升空，宣告航天高光譜時(shí)代的到來［9］。其中2000年美國成功發(fā)射的Hyperion成像儀為高光譜遙感研究獲取了大量珍貴的數(shù)據(jù)，具有里程碑意義。

發(fā)展階段：我國于2008年發(fā)射了HJ-1A衛(wèi)星，這是國內(nèi)第一顆高光譜儀成像衛(wèi)星。2011年長春光機(jī)所和上海技術(shù)物理所共同研制的高光譜成像儀搭載于“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器升空。長春光機(jī)所目前開展我國首臺(tái)“高光譜與高空間分辨率CO2探測儀”的研制工作，該項(xiàng)目的研制將填補(bǔ)我國星載高光譜溫室氣體探測儀的空白［7］。2018年5月發(fā)射的“高分5號(hào)”衛(wèi)星是世界首顆實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣和陸地綜合觀測的全譜段高光譜衛(wèi)星。

近年來，隨著無人機(jī)的發(fā)展，基于無人機(jī)的高光譜成像載荷也得到快速發(fā)展，出現(xiàn)了一系列無人機(jī)載高光譜成像儀，這些成像設(shè)備一般可應(yīng)用于地面試驗(yàn)研究。此外，利用非成像光譜儀在野外或?qū)嶒?yàn)室測量各種地物的光譜反射率、透射率及其他輻射率，可幫助理解各種地物的光譜特性，提高不同種類遙感數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用精度，還可以模擬和定標(biāo)一切成像光譜儀在升空之前的工作性能，如確定傳感器測量光譜范圍、波段設(shè)置和評(píng)價(jià)遙感數(shù)據(jù)等［10］。

基于不同遙感平臺(tái)的高光譜成像儀各有優(yōu)缺點(diǎn)，總體而言，航空光譜儀相較于衛(wèi)星遙感成本高；航天光譜成像儀的幅寬大，覆蓋面積廣，但空間分辨率較低，時(shí)效性差，可使用的高光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)很少，不能滿足當(dāng)前的研究需求；地面光譜成像儀雖然成本較低，但是靈活性也低，在野外試驗(yàn)過程中會(huì)造成人力物力的極大浪費(fèi)。而無人機(jī)載高光譜成像儀因其機(jī)動(dòng)靈活、時(shí)效性高等優(yōu)點(diǎn)得到大力發(fā)展。高光譜成像儀的發(fā)展過程及各階段的特點(diǎn)如圖2所示。

高光譜成像儀的應(yīng)用

文物檢測

文物高光譜掃描成像系統(tǒng)是為文物鑒定和保護(hù)提供光譜數(shù)據(jù)服務(wù)的專用設(shè)備，在文物數(shù)字化存檔、文物診斷與修復(fù)等方面發(fā)揮了重要作用。

物證檢測

物證高光譜成像儀能夠無接觸、無損、準(zhǔn)確快速采集目標(biāo)光譜影像，可自動(dòng)檢測指紋、體液、毛發(fā)、皮屑等生物特征，也可用于現(xiàn)場快速文檢，識(shí)別文件涂改、覆蓋等物證信息，為公安人員提升物證現(xiàn)場采集能力、提高辦案效率提供了強(qiáng)有力的高科技手段。

以上就是有關(guān)高光譜成像技術(shù)是個(gè)什么高科技的相關(guān)介紹，希望對(duì)大家有所幫助。

審核編輯：符乾江