高光譜成像儀作為一種光譜成像工具，它將傳統(tǒng)二維成像技術(shù)和光譜技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，既可以獲取目標(biāo)物的二維空間信息，又可以獲得一維光譜信息。具有空間可識(shí)別性、超多波段、高的光譜分辨率、光譜范圍廣和圖譜合一等眾多優(yōu)點(diǎn)。本文對高光譜成像儀的原理及掃描方式介紹，感興趣的朋友可以了解一下！

高光譜成像儀的原理：

高光譜成像儀（HSI），也稱為成像光譜儀，是一種將成像和光譜相結(jié)合的探測技術(shù)，它在精細(xì)農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在高光譜圖像中每個(gè)像素點(diǎn)都包含著連續(xù)的光譜信息，通過光譜信息的分離可得到一系列連續(xù)窄波段的光譜信息，每個(gè)窄波段的光譜信息都能組合成該波段的圖像，提供樣品在該光譜波段的結(jié)構(gòu)信息，而將各個(gè)通道的光譜信息進(jìn)行融合所得到的高光譜圖像則提供不同光譜信息在樣品中的分布情況。如下圖所示，HSI的數(shù)據(jù)組成一般包括二維的空間信息和一維的光譜信息，二者的結(jié)合通常被稱為超立方體，圖中XY為二維空間信息，λ為光譜信息。

高光譜成像儀器的掃描方式：

高光譜成像技術(shù)的種類繁多，根據(jù)光譜信息的獲取方式不同可分為三大類，分別是凝視式、擺掃式以及推掃式高光譜成像技術(shù)。

凝視式高光譜成像技術(shù)使用面陣探測器獲取樣品一個(gè)切面光譜信息，并通過替換成像系統(tǒng)中光學(xué)帶通濾波器逐個(gè)波段獲取光譜信息，由于光學(xué)帶通濾波器具有一定的帶寬，因此光譜分辨率較低，再者由于是逐個(gè)波段獲取，所以全光譜數(shù)據(jù)采集的時(shí)間比較長。

擺掃式高光譜成像技術(shù)的基本原理是逐點(diǎn)獲取光譜信息，在硬件上使用掃描振鏡逐點(diǎn)激發(fā)樣品，同時(shí)通過線陣探測器獲取每個(gè)點(diǎn)的全光譜信息，這種光譜獲取方式具有成像范圍廣和系統(tǒng)穩(wěn)定等特點(diǎn)，缺點(diǎn)是每個(gè)點(diǎn)的曝光時(shí)間較短以及采集時(shí)間比較長。

推掃式高光譜成像技術(shù)通過逐線獲取光譜信息，使用面陣探測器獲取每一條線的光譜信息，在硬件上使用機(jī)械平移臺(tái)移動(dòng)樣品，實(shí)現(xiàn)一個(gè)切面光譜信息的獲取。與擺掃式相比，推掃式具有更高的成像速度，因此曝光時(shí)間更長，信噪比更高。如下圖所示，為推掃式高光譜成像系統(tǒng)的原理圖，該系統(tǒng)主要由光源、機(jī)械平移臺(tái)、準(zhǔn)直器、色散單元以及探測器等組成。在光源的照射下，樣品發(fā)出的熒光經(jīng)前置透鏡聚焦通過狹縫入口，然后經(jīng)準(zhǔn)直器傳遞至色散單元（棱鏡或者光柵等），分光后連續(xù)光譜信息由二維探測器捕獲一次性捕獲。