高光譜成像儀分光元件之濾光片光譜成像技術(shù)
發(fā)布時間:2024-10-12
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高光譜成像中最重要的一個組成部分就是分光元件,負(fù)責(zé)將光束根據(jù)不同波長分成不同的譜段,根據(jù)接收到的光譜成像信息,分析得到物體的光譜特性。其根據(jù)分光元件的不同可以分為不同的類型,其中比較常見就有色散棱鏡型。本文對濾光片光譜成像技術(shù)做了介紹。
高光譜成像中最重要的一個組成部分就是分光元件,負(fù)責(zé)將光束根據(jù)不同波長分成不同的譜段,根據(jù)接收到的光譜成像信息,分析得到物體的光譜特性。其根據(jù)分光元件的不同可以分為不同的類型,其中比較常見就有色散棱鏡型。本文對濾光片光譜成像技術(shù)做了介紹。
濾光片(Filtering)光譜成像技術(shù)發(fā)展于20世紀(jì)60年代,與其他形式光譜儀分光元件相比,濾光片只能透過某一特定波長或者波段的光,其他波長的光吸收或者反射,從而獲得特定波長的光譜信息。由于獲得的波段數(shù)較少,所以常應(yīng)用于多光譜成像。為了獲取較多的光譜,針對不同的世紀(jì)要求,結(jié)構(gòu)形式可以采用多相機(jī)式、濾光片輪式、可調(diào)諧濾光片式、線性漸變?yōu)V光片式、楔形濾光片等。
多相機(jī)式是由多個相機(jī)組成,不同相機(jī)的濾光片允許通過不同的波段光束,從而一次成像就能獲得特定波段的波譜信息。
濾光片輪式是應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)形式,如下圖所示,在一個相機(jī)系統(tǒng)的前面加入濾光片轉(zhuǎn)輪,轉(zhuǎn)輪上面載有不同波段的帶通濾光片,轉(zhuǎn)輪以一定的速度轉(zhuǎn)動,設(shè)定好曝光時間,就可以得到不同波長的光譜信息。
如下圖所示,是線性漸變?yōu)V光片(Linear Variable Filter,LVF)的輪式結(jié)構(gòu),線性漸變?yōu)V光片是采用鍍膜技術(shù),在基底材料上鍍制厚度線性變化的膜層,從而獲得接近連續(xù)的光譜通道,不同的位置可以透過不同波段的光束。
可調(diào)諧濾光片式包括聲光可調(diào)諧濾光片(AOTF)和液晶可調(diào)諧濾光片(LCTF)兩種形式,聲光可調(diào)諧濾光片根據(jù)聲光調(diào)制效應(yīng)進(jìn)行分光,主要應(yīng)用于可見光和近紅外波段;液晶可調(diào)諧濾光片是根據(jù)液晶材料的雙折射特性,通過控制電壓的大小來影響波長的透過率,選定特定波段的光束通過。液晶材料的折射率受環(huán)境溫度的影響比較明顯,在應(yīng)用上需要保持設(shè)備在恒溫的環(huán)境中使用,如實驗室。二者都是通過直接成像的方式獲取目標(biāo)信息,不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
相比較于其他結(jié)構(gòu)形式的分光系統(tǒng),濾光片結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊,原理簡單,定標(biāo)方便。缺點是一次成像僅能獲得一個波段或者波長的光譜信息,需要在時間上或者空間上通過復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式來獲取完整的一個波段的光譜信息。
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