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多光譜相機(jī)的那些事~

更新時(shí)間:2021-09-24 點(diǎn)擊次數(shù):1945
   隨著光譜技術(shù)的發(fā)展,光譜分辨率和空間分辨率等方面都有了很大的提升,應(yīng)用的域也越來越廣泛,尤其是遙感觀測域,對數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求很高,時(shí)至今日人們已經(jīng)研究出了很多技術(shù)手段來獲取物質(zhì)的光譜信息,有棱鏡分光光譜儀,濾光片光譜儀、衍射光柵光譜儀、傅里葉變換光譜儀等。
  光譜儀的工作原理
  棱鏡光譜儀:是通過折射原理運(yùn)用棱鏡將復(fù)色光色散成空間上分離且連續(xù)的譜線。
  濾光片光譜儀:是利用不同中心波長窄帶濾光片將所探測光線分離出光譜進(jìn)行研究。
  衍射光柵光譜儀:是利用多縫衍射將復(fù)色光分解成空間分離連續(xù)的光譜譜線。
  傅里葉變換光譜儀:又叫干涉光譜儀,可分為分波前法和分振幅法原理,它是將所得干涉圖通過傅里葉變換的方法得到應(yīng)對光譜信息,在天文學(xué)、氣候監(jiān)測、大氣科學(xué)等域都得到了廣泛的應(yīng)用。
  光譜成像的掃描方式
  揮掃方式:利用線陣探測器來獲取光譜信息,因此需要利用機(jī)械掃描反射鏡和平臺(tái)運(yùn)動(dòng)配合獲取目標(biāo)的空間信息,優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單,定為方便,精度高,數(shù)據(jù)穩(wěn)定性高。
  凝視方式:在每個(gè)成像周期,通過面陣探測器始終對準(zhǔn)同區(qū)域的目標(biāo)成像,比較常見的有可調(diào)諧濾光片型和快照型。
  推掃方式:面陣探測器同時(shí)獲取目標(biāo)空間信息和光譜信息,隨著平臺(tái)運(yùn)動(dòng),相機(jī)在沿軌方向掃描從而獲取目標(biāo)的部光譜數(shù)據(jù)立方體,傳統(tǒng)的色散、干涉型光譜成像儀,基本都是采用此方法,優(yōu)點(diǎn)是無機(jī)械掃描結(jié)構(gòu),實(shí)用性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)。
  多光譜相機(jī)的數(shù)據(jù)質(zhì)量分析
  光學(xué)系統(tǒng)是多光譜相機(jī)的核心,其傳遞函數(shù)、相面照度、畸變等都會(huì)影響成像的質(zhì)量,通常相機(jī)的傳遞函數(shù)分為靜態(tài)函數(shù)和動(dòng)態(tài)傳遞函數(shù)。靜態(tài)傳遞函數(shù)由光學(xué)系統(tǒng)傳遞函數(shù)和探測器尺寸相關(guān)的傳遞函數(shù)的乘積決定,動(dòng)態(tài)傳遞函數(shù)是相機(jī)工作時(shí)的傳遞函數(shù),主要由靜態(tài)傳遞函數(shù)、成像傳遞函數(shù)和環(huán)境相關(guān)的傳遞函數(shù)等決定,傳遞函數(shù)值變差表示圖像高頻部分分辨率降低,光學(xué)系統(tǒng)的光能量決定了光學(xué)系統(tǒng)的能量特性;相面照度會(huì)影響對比度;光學(xué)畸變是由各視場橫向放大率的不同,會(huì)造成相似度降低,影響定位精度。
  多光譜相機(jī)的數(shù)據(jù)處理
  多光譜相機(jī)分割出八個(gè)區(qū)域,分別獲得目標(biāo)的個(gè)譜段影像,通過搭載在無人機(jī)上推掃來獲取原始影像,為獲得單譜段影響,需要進(jìn)行譜段拼接處理,由于姿態(tài)等因素的影響,各譜段間的圖像需要進(jìn)行空間位置的精配準(zhǔn)。多光譜相機(jī)的數(shù)據(jù)處理包括:輻射度校正、幾何修正、影響配準(zhǔn)拼接、光譜輻射定標(biāo)。
  幾何修正
  多光譜相機(jī)在工作過程中,由于各種因素的影響,獲得的影響本身的幾何形狀與其對應(yīng)的形狀往往是不致的,使影響產(chǎn)生了幾何形狀或位置的失真,我們稱為幾何畸變。其主要表現(xiàn)形式擠壓、扭曲、伸展、和位移等等,這種畸變是隨機(jī)產(chǎn)生的。盡管畸變的原因有很多種,但大部分畸變可通過幾何修正來消除。
  輻射度校正
  多光譜相機(jī)獲得的原始數(shù)據(jù)直接來自于CCD探測器,其存在暗電流和像元間響應(yīng)的不致性,在數(shù)據(jù)處理過程中,將直接利用暗電流噪聲數(shù)據(jù)和像元間響應(yīng)不致性數(shù)據(jù),進(jìn)行輻射度校正。
  光譜輻射校正
  在處理的到的多光譜相機(jī)各單譜段影像之后,還需要對其進(jìn)行光譜輻射校正。

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