高光谱成像技术原理及其优势

高光谱成像技术是一种将成像技术与光谱技术结合的影像数据技术。通过高光谱技术可以获取探测目标的光谱信息，从而得到高光谱分辨率的连续、窄波段的影像数据。高光谱成像技术发展迅速，常见的包括光栅分光、声光可调谐滤波分光、棱镜分光、芯片镀膜等。目前，高光谱成像技术被广泛应用于医学诊断、遥感检测、食品质量与安全等方面。

高光谱数据主要由遥感传感器捕获，而遥感传感器可分为:摄影类型的传感器、扫描成像类型的传感器、雷达成像型的传感器与非影像类型的传感器。无论哪种类型的遥感传感器，它们都由收集器、探测器、处理器与输出器几部分构成。

其中，收集器用来收集地物辐射来的能量，具体的元件包括透镜组、反射镜组、天线等。探测器将收集的辐射能转变成化学能或电能，具体的元器件包括感光胶片、光电管、光敏和热敏探测元件、共振腔谐振器等。

处理器是对收集的信号进行处理操作(如显影、定影、信号放大、变换、校正和编码等)，具体的处理器类型有摄影处理装置和电子处理装置等。输出器的类型有扫描晒像仪、阴极射线管、电视显像管磁带记录仪、彩色喷墨仪等，主要用来获取数据。

高光谱成像原理

1.数据集特性

高光谱与多光谱是存在差异的，这是初学者容易混淆的两个概念。因此，在这里进行详细说明。以上两者的主要区别在于波段的数量和波段的窄度。其中，多光谱影像通常是指以像素表示的3~10个波段。每个波段都可以通过遥感辐射计获取。对于高光谱数据而言，其包含很窄的波段(10~20nm)，高光谱影像可能有成千上万的波段。对于高光谱数据的每个波段而言，往往需要成像光谱仪进行获取。图1与图2分别为多光谱与高光谱示例图。

2.优势

与高分辨率、多光谱影像相比，高光谱影像的优势在于：分辨率高，波段众多。它包含丰富的辐射、空间和光谱信息，是多种信息的综合载体。高光谱影像在地物制图、资源勘探等领域得到了广泛使用。

与常见的RGB影像不同，高光谱影像往往是多通道影像，因此，在获得高光谱数据时，需要对高光谱影像进行预处理才能够对其进行可视化，如取出多通道中的一个或者三个通道。高光谱的波段信息往往包含丰富的数据特征，可以通过不同地物对不同波段的敏感度不同，进行波段选择，以突出某类目标特征。

审核编辑 黄宇