高光譜成像儀的成像方式有哪些？高光譜成像儀按照工作模式劃分，可分為擺掃型成像光譜儀和推掃型成像光譜儀。本文對(duì)高光譜成像儀這兩種成像方式的原理做了介紹。

擺掃型成像光譜儀：

擺掃型成像光譜儀采用線陣探測器接收不同波長的電磁波，使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)掃描鏡完成地面目標(biāo)線視場的獲取，依靠飛機(jī)平臺(tái)的前向位移實(shí)現(xiàn)線視場沿飛行方向的擴(kuò)展。目標(biāo)場景的復(fù)色光經(jīng)過光柵和棱鏡所組成的色散系統(tǒng)后經(jīng)過匯聚透鏡匯集在線陣探測器上，最終形成集有地物二維空間信息和一維光譜信息的立方體數(shù)據(jù)影像，如下圖所示。

擺掃型光譜成像儀的總視場不受探測器尺寸的限制，由光譜相機(jī)的機(jī)械擺掃結(jié)構(gòu)的行程決定，因此可以獲得比較寬的空間探測范圍。此外，擺掃型光譜相機(jī)的成像模式全靠同一個(gè)探測元實(shí)現(xiàn)，因此擺掃相機(jī)在數(shù)據(jù)反演的過程中僅僅需要針對(duì)一列像元進(jìn)行光譜和輻射標(biāo)定。也正是因?yàn)閿[掃成像模式不存在光譜圖像的空間不均勻性和光譜彎曲現(xiàn)象，因此擺掃成像設(shè)計(jì)也增加了光譜儀數(shù)據(jù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的穩(wěn)定性。其次，擺掃相機(jī)線陣探測器的工藝比較成熟，光譜覆蓋范圍可以從可見近紅外一直延伸到熱紅外波長區(qū)間。然而，擺掃型成像方式為了兼顧儀器速高比等客觀因素，不得不加快擺掃鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)而直接導(dǎo)致了地面探測單元的積分時(shí)間縮短，不利于儀器信噪比的提高。

推掃型光譜成像儀：

與擺掃型成像光譜儀不同，推掃型光譜成像儀采用了面陣探測器作為光電轉(zhuǎn)換器件，對(duì)線視場范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行垂直觀測。利用棱鏡和光柵對(duì)入瞳的復(fù)色光進(jìn)行色散，并借助相機(jī)搭載平臺(tái)的前向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)線視場場景的擴(kuò)展，最終達(dá)到構(gòu)建對(duì)地光譜數(shù)字影像的目的，推掃型光譜儀的成像原理如下圖所示。

由于推掃型光譜相機(jī)不需要通過擺掃結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)線視場的成像，因此推掃成像方式正好彌補(bǔ)了擺掃型成像儀對(duì)地面分辨單元凝視時(shí)間短的缺點(diǎn)，使圖像的積分時(shí)間增加了1000倍左右。這種技術(shù)的進(jìn)步，極大的提升了光譜相機(jī)圖像的信噪比和儀器靈敏度，同時(shí)也為更高的光譜和空間分辨率的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了技術(shù)條件。此外，面陣探測器的出現(xiàn)，使光譜相機(jī)不再需要機(jī)械擺掃結(jié)構(gòu)，因此相機(jī)的體積可以做的更小，有利于推廣光譜相機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用。

然而，推掃型成像方式在保證大進(jìn)光量的同時(shí)，也犧牲掉了儀器的空間覆蓋范圍。推掃型光譜儀器的空間視場角與擺掃型相機(jī)相比，僅能夠占到擺掃成像方式的三分之一左右。另外，儀器面陣探測器的諸多像元之間也因?yàn)楣に囁降南拗?，不可能做到響?yīng)特性完全互相一致。這不僅給光譜數(shù)據(jù)的標(biāo)定引入了巨大的計(jì)算量，同時(shí)也使得圖像的非均勻性和光譜彎曲現(xiàn)象成為限制相機(jī)精度提升的又一大難題。