高光譜成像技術(shù)是一個怎樣的高科技

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

遙感技術(shù)出現(xiàn)之后，在探測器技術(shù)提高的基礎上，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。

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載高光譜成像載荷，搭載在包括衛(wèi)星、飛機、無人機和地面工作平臺等不同高度的遙感平臺上。

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)測等研究中進入實用階段［3-4］。1988年KRUSE F A.［5］利用航空成像光譜儀AIS圖像數(shù)據(jù)進行礦物探測識別并制圖，該研究成果的發(fā)表代表著利用遙感手段獲取地物目標的連續(xù)光譜信息的開始。

發(fā)展階段：在AIS的基礎上發(fā)展起來的機載可見光-紅外成像光譜儀AVIRIS于1987年開始投入飛行使用，此后經(jīng)過了多次升級改造。與此同時，一些發(fā)達國家也開始研制成像光譜儀。在AIS和AVIRIS的基礎上，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載成像光譜儀Hymap等。為了推進我國成像光譜技術(shù)的發(fā)展，2002年租用了Hymap進行了一系列包括儀器飛行、數(shù)據(jù)獲取處理及應用研究的工作。我國在成像光譜儀方面也取得較大進展，20世紀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系列及實用型模塊化成像光譜儀OMIS［6］。長春光機所研制了高分辨率成像光譜儀C-HRIS，并于2011年研制無人機載高光譜成像儀，目前已投入實際應用［7］。

2、航天高光譜成像儀

起步階段：航天高光譜成像技術(shù)是在機載成像光譜技術(shù)的基礎上發(fā)展起來的［8］，機載高光譜成像儀的應用實踐為航天高光譜成像儀的研制工作奠定了基礎。20世紀90年代，航天光譜成像儀的發(fā)展已經(jīng)成為一個熱門課題，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、超光譜成像儀試驗相機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”目標飛行器升空。長春光機所目前開展我國首臺“高光譜與高空間分辨率CO2探測儀”的研制工作，該項目的研制將填補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”衛(wèi)星是世界首顆實現(xiàn)對大氣和陸地綜合觀測的全譜段高光譜衛(wèi)星。

近年來，隨著無人機的發(fā)展，基于無人機的高光譜成像載荷也得到快速發(fā)展，出現(xiàn)了一系列無人機載高光譜成像儀，這些成像設備一般可應用于地面試驗研究。此外，利用非成像光譜儀在野外或?qū)嶒炇覝y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)的分析應用精度，還可以模擬和定標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、波段設置和評價遙感數(shù)據(jù)等［10］。

基于不同遙感平臺的高光譜成像儀各有優(yōu)缺點，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，時效性差，可使用的高光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)很少，不能滿足當前的研究需求；地面光譜成像儀雖然成本較低，但是靈活性也低，在野外試驗過程中會造成人力物力的極大浪費。而無人機載高光譜成像儀因其機動靈活、時效性高等優(yōu)點得到大力發(fā)展。高光譜成像儀的發(fā)展過程及各階段的特點如圖2所示。

高光譜成像儀的應用

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提供光譜數(shù)據(jù)服務的專用設備，在文物數(shù)字化存檔、文物診斷與修復等方面發(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、準確快速采集目標光譜影像，可自動檢測指紋、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)是個什么高科技的相關(guān)介紹，希望對大家有所幫助。

審核編輯：符乾江