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高光谱相机采用线扫描方式的原因

作者:维尔克斯  时间:2022-11-29 10:21:11

一般的相机都是一次性直接成像的,因为他们采用的面阵传感器对图像进行一次性接收。而高光谱相机的成像方式比较特别,采用线扫描的方式进行成像,本文就高光谱相机采用线扫描方式的原因进行讨论。

高光谱相机基于探测器和成像光谱仪,其中高光谱成像仪用到一种技术——线扫描,它也被称作线扫描高光谱相机、高光谱扫描仪、线扫描高光谱成像仪、高光谱仪、高光谱成像仪。该扫描仪通过使用分光镜传感器获取图像,通常用于遥感技术、产线检测和材料分析等领域。基于以上例子,Specim高光谱相机也是用到了线扫描的技术。通过搭载设备中的扫描仪和移动方向成垂直移动获得物体二维信息。推扫式扫描是按照设备以扫描方向(垂直于运动方向)地排列扫描物体。


高光谱仪内部还有一个特殊的器件——电荷耦合器件(charge-coupled device,简称CCD)是一种用于探测光的硅片,用于实现存储和传递点和信息的固态电子器件,主要用于线性阵列传感器,它有时也被称为线性CCD传感器或CCD摄像机。CCD以线阵进行排列,称为线阵列。通过CCD线阵列,可减少扫描的次数,能更充分地获取目标光谱。该器件仅对可见光和近红外反应灵敏,对热红外没有反应。

通过线扫描高光谱相机内部的广角系统——平面反射镜采集地面辐射能,并将其反射到反射镜组,再通过聚焦投射到焦平面的阵列探测元件上。这些光电转换元件在感应面响应的同时采光,在转换为电信号的同时成像。如果探测器按线性阵列排列,那么可以同时得到整行数据。

优势:

1.设备体积小、重量较轻;

2.设备内部无机械部件,使用寿命较长。

劣势:

因设备与设备之间的灵敏度存在着差异,需要进行校准。


高光谱扫描仪和传统照相机对比:

1.清晰度不同:扫描是还原原件,而照相是根据手机像素来决定;

2.文件格式不同:一般扫描件为PDF的文件格式,而照片为图片格式;

3.色彩不同:扫描的色彩均匀,而照片因当下的环境变化而变化。



1:深紫色的方块代表扫描仪在任何给定时间看到的区域的子集,浅紫色的方块显示先前扫描的区域。


2:线阵列探测器和航天器共同运动,图片来源于:Florian Hillen.


引用:

赵时英《遥感应用分析原理与方法》

维基百科《Push broom scannerhttps://en.wikipedia.org/wiki/Push_broom_scanner

林先勇 《遥感原理与制图》四川水利职业技术学院


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