Den hyperspektrala kameran kan kombinera bildteknik med spektral detektionsteknik. Medan man avbildar de rumsliga egenskaperna hos målet kan det bilda flera smala band för varje rumslig pixel för att uppnå kontinuerlig spektral täckning, och olika spektralinformation kan helt återspegla objektens inre. skillnader i fysisk struktur och kemisk sammansättning. Jämfört med traditionell rumslig tvådimensionell-avbildning kan hyperspektrala kameror samtidigt inhämta den rumsliga och spektrala informationen om målet. Under en viss rumslig upplösning kan den förvärva det unika kontinuerliga karakteristiska spektrumet av objekt inom ett brett spektralområde, vilket avsevärt kan förbättra objektens noggrannhet. Exakt identifiering och detektering har betydande fördelar och har nu blivit en viktig-spetsteknik för fjärravkänning av marken.
Med den snabba utvecklingen av filterbeläggningsteknik har utvecklingen av filterspektroskopiska hyperspektralkameror främjats kraftigt. Fördelarna med ljus och liten storlek har blivit en viktig del av hyperspektrala fjärravkänningsnyttolaster och har använts i stor utsträckning i nätverksbyggandet av hyperspektrala mikro-nanosatellitkonstellationer.
According to Memes Consulting, recently, the research group of Liu Chunyu from the Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics of the Chinese Academy of Sciences published a report on "The Development Status and Trends of Filter Spectroscopic Hyperspectral Cameras" in the journal "Infrared and Laser Engineering". article on the subject. Researcher Liu Chunyu is mainly engaged in the research of optical system design and overall design of optoelectronic system.
Schematiskt diagram över principen för hyperspektral avbildning
Denna forskning granskar huvudsakligen filter-delade hyperspektrala kameror och introducerar de typiska filter-delade rymdburna hyperspektrala nyttolasterna hemma och utomlands, såväl som filter-delade hyperspektrala bildsystem under utveckling på marken. De tekniska lösningarna, prestandaindikatorerna och tillämpningsmöjligheterna för dessa system analyseras, och de tekniska egenskaperna, fördelarna och nackdelarna med hyperspektrala kameror baserade på principen om filterspektroskopi förklaras. Slutligen prospekteras utvecklingstrenden för hyperspektrala kameror med filterspektroskopi.
Filterhjulets hyperspektrala kamera använder filterhjulet som det ljus-delande elementet och erhåller spektralbilder av olika våglängdsband genom att rotera filterhjulet, och slutför därigenom uppdelningen av polykromatiskt ljus till monokromatiskt ljus. Nyckelkomponenten i filterhjulets hyperspektralkamera är filterhjulet, som kan ersätta filterhjulet i motsvarande spektralområde enligt de olika observationsbanden. Den optiska vägstrukturen är enkel och spektralbandet kan bytas ut flexibelt. Med utvecklingen av spektral avbildningsteknik ökar antalet detektionsband, och filterhjulet kan inte längre uppfylla observationerna av brett spektrum och hög upplösning, så det används mer och mer i multi-spektral detektion.
Stämbara hyperspektralkameror med filter använder inställbara filter som spektroskopiska komponenter. Enligt olika inställningsmetoder är de huvudsakligen uppdelade i hyperspektralkameror med flytande kristaller (LCTF), akusto-optiska avstämbara filter Acousto-Optic Tunable Filter (AOTF) hyperspektralkamera, MEMS avstämbart FP-kavitetsfilter (MEMS Tunable Fabry-Perot Cavity Filters) hyperspektral kamera.
Den kilformade-filterhyperspektralkameran, även känd som hyperspektralkameran av gradientfiltertyp, kan uppnå kontinuerlig sampling i det spektrala området och det rumsliga området. Dess designkoncept är att använda ett kilformat-flerlager-tunnfilmsmedium som ett filter, och det installeras i läget nära den två-matrisdetektorn, så att flera pixlar i detektorn motsvarar ett visst spektralband hos gradientfiltret. Enligt det motsvarande förhållandet mellan varje våglängdsband för gradientfiltret och detektorpixeln, kan den hyperspektrala kameran med gradientfilter delas in i linjär gradienttyp och filteruppsättningstyp.
Linjär gradientfilterstruktur och spektraldiagram
Quantum dots, also known as "nanocrystals", are inorganic materials with high intrinsic stability and a radius smaller than that of the bulk exciton Bohr radius. By integrating different types of quantum dots, simultaneous detection of different wavelengths can be achieved. The quantum dot spectrometer (CQD) is developed based on this principle. Spectrometers in the traditional concept are equipped with high-precision optical and mechanical components, which are bulky, expensive, and complex in structure, and their application fields are severely limited.
Schematiskt diagram av nära-infraröd kvantpunktsspektrometer
I allmänhet är den filterspektroskopiska hyperspektralkameran i sin linda, och dess spektrala upplösning kan inte jämföras med den spektroskopiska metoden med hög-precisionsgitterspridning. Den allmänna utvecklingsriktningen för hyperspektrala kameror, särskilt med utvecklingen av beläggningsteknologi och nya material som kvantpunkter, spektralupplösningen och energiutnyttjandegraden för hyperspektrala kameror baserade på beläggning har förbättrats avsevärt, och forsknings- och utvecklingskostnaderna förväntas öka ytterligare ökning. Dessutom kommer kombinationen av filtret och detektorn att ytterligare förbättra systemets spektrala upplösning, vilket till och med kan jämföras med hög-precisionsgitterspridningsspektroskopin. Därför är kombinationen av filtret och detektorelementet också en beläggningstyp. En stor utvecklingstrend inom spektralkameror. Det är inte svårt att se att utvecklingen av hyperspektralkameror av filtertyp- kommer att främja den subversiva utvecklingen inom området hyperspektral avbildning och därmed driva på utvecklingen av hyperspektral fjärranalysteknik för mikro-nanosatelliter , som kommer att vara i omloppsbana för den framtida konstellationen av mikro-nano hyperspektrala satelliter. Affärsdrift, bättre tjäna samhällsekonomin och lägga en teknisk grund.
Detta projekt stöddes av National Natural Science Foundation of China (41504143), Scientific Research Equipment Development Project vid den kinesiska vetenskapsakademin (YJKYYQ20190044), Natural Science Foundation i Anhui-provinsen (1908085 ME135) och Youth Innovation Promotion Association av den kinesiska vetenskapsakademin (2016203).
