SPECIM高光谱仪是线扫描相机的原因

时间：2023-03-15

一般的相机都是一次性直接成像的，因为他们采用的面阵传感器对图像进行一次性接收。而高光谱相机的成像方式比较特别，采用线扫描的方式进行成像，本文就高光谱相机采用线扫描方式的原因进行讨论。

高光谱相机基于探测器和成像光谱仪，其中高光谱成像仪用到一种技术——线扫描，它也被称作线扫描高光谱相机、高光谱扫描仪、线扫描高光谱成像仪、高光谱仪、高光谱成像仪。该扫描仪通过使用分光镜传感器获取图像，通常用于遥感技术、产线检测和材料分析等领域。基于以上例子，Specim高光谱相机也是用到了线扫描的技术。通过搭载设备中的扫描仪和移动方向成垂直移动获得物体二维信息。推扫式扫描是按照设备以扫描方向（垂直于运动方向）地排列扫描物体。

图1：深紫色的方块代表扫描仪在任何给定时间看到的区域的子集，浅紫色的方块显示先前扫描的区域

图2：线阵列探测器和航天器共同运动，图片来源于：Florian Hillen.。

高光谱仪内部还有一个特殊的器件——电荷耦合器件（charge-coupled device，简称CCD）是一种用于探测光的硅片，用于实现存储和传递点和信息的固态电子器件，主要用于线性阵列传感器，它有时也被称为线性CCD传感器或CCD摄像机。CCD以线阵进行排列，称为线阵列。通过CCD线阵列，可减少扫描的次数，能更充分地获取目标光谱。该器件仅对可见光和近红外反应灵敏，对热红外没有反应。

通过线扫描高光谱相机内部的广角系统——平面反射镜采集地面辐射能，并将其反射到反射镜组，再通过聚焦投射到焦平面的阵列探测元件上。这些光电转换元件在感应面响应的同时采光，在转换为电信号的同时成像。如果探测器按线性阵列排列，那么可以同时得到整行数据。

优势：

1.设备体积小、重量较轻；

2.设备内部无机械部件，使用寿命较长。

劣势：

因设备与设备之间的灵敏度存在着差异，需要进行校准。

高光谱扫描仪和传统照相机对比：

1.清晰度不同：扫描是还原原件，而照相是根据手机像素来决定；

2.文件格式不同：一般扫描件为PDF的文件格式，而照片为图片格式；

3.色彩不同：扫描的色彩均匀，而照片因当下的环境变化而变化。

引用：

赵时英《遥感应用分析原理与方法》

维基百科《Push broom scanner》

林先勇《遥感原理与制图》四川水利职业技术学院

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