高光譜成像光譜儀也稱高光譜成像儀，其根據(jù)成像系統(tǒng)和分光技術(shù)的不同，可以分為面陣列探測器加空間推掃型、線列探測器加光機掃描型、光譜空間交叉掃描型和光譜掃描型等四種類型。本文對這四種類型高光譜成像儀的原理及特點做了介紹。
面陣列探測器加空間推掃型光譜儀：
在這類光譜儀中，前光學(xué)系統(tǒng)（反射鏡和物鏡）把一行地物目標(biāo)成像在狹縫上，與狹縫對應(yīng)的探測器陣列自掃描完成一維空間掃描，另一維由運載平臺的運動完成，即由面陣器件的固體自掃描和飛行平臺向前運動完成二維空間掃描。另外，狹縫也是光譜儀的入射狹縫，光譜儀把入射狹縫上的地物像均勻地色散到焦平面探測器上，面陣探測器的另一維完成光譜掃描，即面陣器件的一維完成空間成像，另一維完成光譜的掃描，分光譜器件多數(shù)也是光柵和棱鏡。其工作原理如下圖所示。
這類成像光譜儀的特點是：空間掃描由器件的固體自掃描完成，像元的凝視時間較長，這樣可以提高系統(tǒng)的靈敏度，或者提高系統(tǒng)的空間分辨率；在可見光波段，由于目前器件很成熟，集成程度也很高，光譜分辨力可以提高到1～2nm的水平；由于沒有光機掃描機構(gòu)，儀器的體積可以設(shè)計很小。
目前在可見光、近紅外波段，此類成像光譜儀很多，有的已經(jīng)達(dá)到商品化水平。其主要不足之處是：紅外波段由于器件的限制，短波紅外靈敏度還不理想，熱紅外暫時不可能；由于光學(xué)設(shè)計的困難，總視場一般較小。但是，隨著焦平面器件的進一步發(fā)展和成熟，這類成像光譜儀所占的比例將會越來越多。為了克服線列陣型成像光譜儀對像元凝視時間少，而面陣推帚型成像光譜儀的總視場又不夠大的缺點，有時采用小面陣并掃型成像光譜儀。
線列探測器加光機掃描型光譜儀：
面陣推掃式成像光譜儀的前置光學(xué)系統(tǒng)，在紅外波段，對大視場、高像質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計方面非常困難，因此，面陣推掃式成像光譜儀的總視場不可能很大，而線陣探測器加光機掃描型成像光譜儀則很好地解決了這方面的問題。這類光譜儀由光機掃描和飛行平臺向前運動完成二維空間掃描，其光譜維的掃描由線列陣探測器完成，色散器件一般是由光柵和棱鏡組成，其工作原理如下圖所示。
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這類成像光譜儀的特點是：空間掃描在物方完成，可以得到大的總視場角（90°），像元配準(zhǔn)好，不同波段任何時候都凝視同一像元；光譜波段覆蓋范圍較全，可以從可見光一直到熱紅外；10～120nm的光譜分辨率的情況下，其輻射靈敏度也基本能滿足要求。目前波段全、實用性強的成像光譜儀多屬此類。
其不足之處是：由于光機掃描，每個像元的凝視時間相對較短，要進一步同時提高光譜分辨率和輻射靈敏度就比較困難。
光譜空間交叉掃描型光譜儀：
光譜維的掃描由旋轉(zhuǎn)濾光片的轉(zhuǎn)動或用漸變?yōu)V光片完成的成像光譜儀被稱為光譜空間交叉掃描型成像光譜儀。這類儀器的特點是設(shè)計簡單，實現(xiàn)也相對容易。如漸變?yōu)V光片型成像光譜儀是利用CCD攝像機的場掃描功能與漸變?yōu)V光片的組合獲得分時逐行分譜圖像，即一景圖像的每一行分別對應(yīng)不同的地面目標(biāo)和不同的光譜波段。其工作原理如下圖所示：
由于地面上的每一光譜不是同時記錄的，因而給圖像配準(zhǔn)的數(shù)據(jù)后處理帶米許多困難。
光譜掃描型光譜儀：
這類成像光譜儀的各光譜波段是分時獲得的，其光譜維的掃描由傅立葉光譜儀或聲光調(diào)制器完成。從理論上說用傅立葉光譜儀的方法，系統(tǒng)的集光能力比色散型的成像光譜儀要高個數(shù)量級以上，具有高信噪比。這類系統(tǒng)的核心是傅立葉干涉光譜儀的設(shè)計，極高精度的光學(xué)設(shè)計和裝配校準(zhǔn)是系統(tǒng)的主要難點。目前，已經(jīng)有一些這樣的成像光譜儀問世，但是性能基本處于實驗階段，離理論值有很大的距離。
