多光譜成像簡介

來自專欄無人機遙感技術與現代化精準農業的有效結合5 人贊了文章

最近由於有不少網友在後台諮詢多光譜的問題，說實在本人也是半路出家對這個東西一知半解，因此寫出來的東西也是科譜性的文章，不一定全對。如果能對大家有所啟發，對我自己來說就會認為是功德無量了。

首先，多光譜、高光譜甚至超光譜的相機或者成像儀最早的應用是來自於航空照相，也就是說通常是用於衛星遙感。顧名思義，成像技術是把入射的全波段或寬波段的光信號分成若干個窄波段的光束，再讓光束成像在Sensor上面。

隨著無人機的興起，多光譜和高光譜的應用就有了新的需求，希望可以通過無人機在幾百米的低空進行作業，獲取地面的信息。應用上包括了農業上的病蟲害監測，土壤肥力，作物長勢等等，同時也應用於一些水域污染的監測，總而言之是需求日益旺盛。

目前常見的多光譜相機（或者成像儀）主要分為如下幾種方式：

第一，多鏡頭的型的多光譜照相機，它具有4-9個鏡頭，每個鏡頭各有一個濾光片，分別讓一種較窄的光譜通過，多個鏡頭同時拍攝同一景物，用一張膠片同時記錄不同光譜的圖像信息；

第二，多相機型的多光譜照相機，它是由幾台照相機組合而成，各台相機的鏡頭上分別帶上不同的濾光片，分別接收景物的不同光譜帶上的信息，同時拍攝同一景物以獲取一套特定光譜帶的圖像信息；

第三，光束分離型的多光譜相機，它採用一個鏡頭拍攝景物，用多個三稜鏡分光器將來自景物的光線分離為若干波段的光束，用多套圖像系統分別將各波段的光信息記錄下來。

三種不同的成像方式，各有優缺點，光束分離的成像質量差，但重疊精度高。而多鏡頭和多相機型的多光譜照相機儘管對準同一目標物進行成像，其圖像的重疊一致性肯定是不可能完全一致，不過成像質量應該相對較高。

這是我們最為常見的方式。但從分光的技術上來說，科研人員也是各種腦洞大開，比如有人就利用液晶離子的偏轉，利用電子進行控制而實現分光，據說精度可以達到10nm。

下面還有一段我查閱回來的文章，介紹成像光譜儀的分光技術（中國科學院上海技術物理研究所 葉玉 張濤等人的文章）。

目前用於成像光譜儀的分光技術主要有色散型、干涉型、二元器件和濾波型。

色散型，主要是稜鏡或者光柵分光，利用色散元件將複色光色散分成序列譜線，然後利用探測器測量每一譜線元的強度。

干涉型，基本上是基於麥克遜干涉儀，可以同時測量所有譜線元的干涉強度，然後對干涉圖進行傅立葉變換，得到目標的光譜圖。

二元器件是比較新穎的分光技術，發展較晚，主要利用二元光學透鏡的獨特色散特性實現分光。（應該就是上面說的液晶離子）

濾波型分光技術屬於光學薄膜技術，是一種多通道濾波平面微型元件，也是目前最為常見的手手段。（應該就是多鏡頭，或者多相機的做法）。

實際上技術上的先進與否是考慮的一方面，但更重要的是我們在精度可以達到的情況下，要注意時間成本和經濟成本。

未來誰能在相機上控制好體積，控制好波段的帶寬和精確度，控制好價格，誰將能更快的佔領市專場（廢話，哈哈）

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