擺掃型(whiskbroom)光譜成像儀由光機(jī)左右擺掃和飛行平臺向前運(yùn)動完成二維空間成像,其線列探測器完成每個瞬時視場像元的光譜維獲取。本文主要對擺掃型光譜成像儀的原理和特點(diǎn)進(jìn)行了簡單分析。

擺掃型光譜成像儀的原理

擺掃型光譜成像儀具有一個成45°斜面的掃描鏡( rotating scan mirror)，在電機(jī)(electric motor)的帶動下進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn),其旋轉(zhuǎn)水平軸與遙感平臺前進(jìn)方向平行( cross -track scanning)。掃描鏡對地左右平行掃描成像，即掃描運(yùn)動方向與遙感平臺運(yùn)動方向垂直。光學(xué)分光系統(tǒng)般主要由光柵和棱鏡組成，然后色散光源再被匯集到探測器(detector)上。這樣光譜成像儀所獲取的圖像就具有了兩方面的特性:光譜分辨率與空間分辨率。

1. 45斜面的掃描鏡(Rotating Scan Mirror)

2. 電機(jī)(Electric Motor)進(jìn)行360旋轉(zhuǎn)

3. 旋轉(zhuǎn)水平軸與遙感平臺前進(jìn)方向平行

4. 掃描鏡掃描運(yùn)動方向與遙感平臺運(yùn)動方向垂直

5. 光學(xué)分光系統(tǒng)形成色散光源再匯集到探測器(Detectors)上。這樣成像光譜儀所獲取的圖像就具有了兩方面的特性:光譜分辨率與空;間分辨率。

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擺掃型光譜成像儀的特點(diǎn)分析

擺掃型光譜成像儀的優(yōu)點(diǎn)在于可以得到很大的總視場(FOV可達(dá)90°)，像元配準(zhǔn)好，不同波段任何時候都凝視同-像元；在每個光譜波段只有一個探測元件需要定標(biāo),增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性；由于是進(jìn)入物鏡后再分光，一臺儀器的光譜波段范圍可以做得很寬，比如從可見光一直到熱紅外波段。

1. 視場角：可以達(dá)到很大的視場角(FOV可達(dá)90度)

2. 像元配準(zhǔn)：像元配準(zhǔn)好，不同波段在任何時刻都凝視同一像元。

3. 定標(biāo)：在每個波段只有-個探測器元件需要定標(biāo)，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

4. 波段范圍：進(jìn)入物鏡后再分光，波段范圍可以做得很寬。

但是，由于采用光機(jī)掃描，每個像元的凝視時間很短，要進(jìn)一步提高光譜分辨率和信噪比比較困難。這也是擺掃型光譜成像儀需要重點(diǎn)解決的問題。

所以目前波段全、實(shí)用性強(qiáng)的光譜成像儀除我國的實(shí)用型模塊化光譜成像儀(OMIS)系統(tǒng)之外多屬此類,如美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(Jet Propulsion Laboratory ,JPL)完成的AVIRIS系統(tǒng)和美國GER公司的GERIS ( geographical & environmental research imaging spectrometer)系統(tǒng)。它的不足之處是,由于采用光機(jī)掃描，每個像元的凝視時間相對就很短，要進(jìn)一步提高光譜和空間分辨率以及信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)比較困難。

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