Headwall-成像光谱仪资料

环境卫星有效载荷——超光谱成像仪
超光谱成像仪采用“空间调制干涉型超光谱成像仪SMIFTS”技术方案，选择先进的推扫方式，利用光电转换进行环境地物目标探测，在面阵CCD传感器上得到一维干涉图和一维空间图像，通过推扫可得到另一维空间图像，再将干涉条纹与图像加入工程应用参数一起进行格式编排，按照约定格式送数传分系统。

超光谱成像仪主要由光谱成像仪和定标部件两部分组成。

光谱成像仪由窗口玻璃、摆镜、前置镜、狭缝、干涉仪、傅里叶变换镜、柱面镜和传感器等组成，在CCD传感器上得到一维干涉图和一维空间图像，通过推扫可得到另一维空间图像。

超光谱成像仪主要利用超光谱相机获得的可见光和近红外谱段的辐射信息实现环境地物高光谱成像，并发挥其具有波段多而窄的特点对生态环境监测目标进行高精度分类，利用其能够获得较完整的光谱曲线，有利于从波形上进行匹配，从而提高具有成分分析的能力的特点，对环境污染信息进行精细探测。

超光谱仪技术性能和指标如表所示。

项目指标
星下点像元分辨率(m)100
幅宽(km)≥ 50
工作谱段(μm)0.45 ～ 0.95
平均光谱分辨率(nm)5
侧向可视视场角± 30°
谱段数110 ～ 128
输出信号量化(bit)12
系统信噪比(S/N)0.45 ～ 0.95μm间，系统S/N:50～100
动态范围(W/m2Srμm)134
系统MTF≥ 0.2
谱段混迭率(%)≤ 10%
辐射定标精度相对定标精度5%，绝对定标精度10%
原始数据数据率(Mbps)107(全部谱段下传)。

分类是高光谱遥感影像处理和应用的一项重要内容，其最终目标是给影像中的每个像元赋以唯一的类别标识[1]。

然而，高光谱遥感影像的高维特性、波段间高度相关性、光谱混合等使得高光谱遥感影像分类面临着巨大挑战[2]。

随着模式识别、机器学习、遥感技术等相关学科领域的发展，高光谱遥感影像分类研究取得了快速进展[3~5]。

通过分析不同地物的光谱曲线，找出不同类地物之间的光谱曲线差异，明确最能区分某一类地物与其他地物间的波段，运用波段的代数运算方法，对高光谱遥感影像进行分类，并将分类结果与机器分类结果进行比较，评估了分类精度。

1材料与方法1.1数据获取2017年6月8日，UTC 时间6∶30~7∶30，采用Headwall 纳米级高光谱成像光谱仪，获取广东省广州市增城区温涌路旁某一段河流的数据。

以河流为中心线，包含河流两岸的部分地物，测区宽约93m 、长约摘要：高光谱影像由于其波段众多，传统的多光谱图像的信息提取方法不适合高光谱影像的处理。

利用无人机搭载美国Headwall 公司的最新纳米级高光谱成像光谱仪，采集广东省广州市增城区某处的高光谱影像，提取光谱数据，分析不同地物间光谱曲线特征和差异，采用决策树进行地物分类。

结果表明：根据无人机高光谱数据中不同地物之间光谱特征曲线的差异，建立分类树，不仅可以大大减少分类处理的工作量，且分类效果良好，准确度高。

关键词：无人机；高光谱遥感；光谱特征中图分类号：P237文献标识码：A 文章编号：1008-1631（2019）01-0101-04收稿日期：2018-12-11基金项目：2018年省级促进经济发展专项资金（GDME-2018E004）；2018年省级乡村振兴战略专项“老挝蔬菜农情监测系统构建与推广”作者简介：万欢（1986-），男，湖北仙桃人，实验员，硕士，主要从事遥感信息质量控制研究。

E-mail ：****************.cn 。

通讯作者：王长委（1977-），男，陕西西安人，副教授，博士，主要从事农业信息化和农业遥感研究。

5.3 典型成像系统及应用
5.3.3 成像光谱系统
成像光谱系统
成像光谱技术是光谱分析技术和图像分析技术的结合，同时具备光谱分辨能力和图像分辨能力，可以对被测物体进行定性、定量、定位分析，利用物体表面成分的光谱差异，可以实现对目标的精确识别和定
位，在物质识别、遥感探测、分析诊断等方向具有广泛的应用。

1983美国研制出世界上第一台光谱成像仪AIS-1
高光谱探测器人眼波段
16km 宽反
射率波长/nm
产生
光谱
曲线
光谱信息
每个像元包括数十至数百个窄波段光谱信息高光谱成像
多光谱成像（Multispectral imaging ）高光谱成像（Hyperspectral Imaging ）超光谱成像（Ultraspectral Imaging ）几个波段
数十到数百个波段，光谱分辨率一般为1-l0nm 数千个波段，分辨率高达1nm
全球第一个星载高光谱成像器于1997年在NASA 随着Lewis 卫星发射升
空，它包含了384个波段（400-2500nm ）
成像光谱技术的分类
色散型干涉型
分光元件:棱镜、光栅干涉图进行傅里叶变换狭缝，光通量低，信噪比低能量利用率高，多通道，高光谱分辨率
成像光谱系统的扫描方式
摆扫Whisk broom 推扫Push broom 窗扫Window broom
没有内在的运动部件和前置狭缝。

基于高光谱成像技术的三文鱼肉水分含量的可视化研究詹白勺;章海亮;杨建国【摘要】提出了一种利用高光谱成像技术检测三文鱼水分含量并实现其可视化的新方法. 采集不同水分含量的共100个鱼肉样本的高光谱图像,并提取样本感兴趣区域(ROI)的平均光谱. 75个样本用于建模集,采用连续投影算法对原始光谱提取特征波长,利用提取的特征波长替代原始光谱,采用PLS建立预测模型,对25个预测集样本的水分含量进行预测,预测决定系数(R2)为0.904,预测均方根误差(RMSEP)为1.169％,获得了满意的预测精度.最后,用所建模型对预测集图像上每个像素点的水分含量进行预测,利用Matlab语言编程,三文鱼肉表面不同部位的水分分布采用不同颜色表示,进而实现三文鱼肉水分含量的可视化. 结果表明,高光谱成像技术与化学计量学结合可以准确预测鱼肉的水分含量,与图像处理方法结合可以实现预测时间的可视化,能形象、直观地展示出鱼肉的水分含量分布情况,为实现水产品加工的自动化奠定了基础.%The potential of near-infrared hyperspectral im aging,as a rapid and nondestructive technique with the spectral wavelength ran ge of 899～1 694 nm,was conducted to predict moisture content (MC) in Atlantic salmon fillets.Altogether 100 fish fillets cutting out from different parts of 5 whole fillets were collected for hyperspectral image scanning.Mean spectral d ata were extracted automatically from the region of interest (ROI) of Atlantic s almon fillet surface.In order to reduce high dimensionality of hyperspectral im ages,successive projections algorithm (SPA) was performed to select optimal wav elengths for detection of MC in Atlantic salmon fillets.Partial least square (P LS) was carried out for the detection of MC in Atlantic salmon fillets based on spectral.The resultsshowed that SPA-PLS achieved satisfactory result with R2 of 0.913 and 0.904,RMSEP of 0.965％ and 1.169％ for both calibration a nd prediction sets respectively.Then SPA-PLS models were built pixel-wise to the hyperspectral images of the prediction samples to produce chemical images fo r visualizing MC distribution.The results demonstrated that the potential of hy perspectral imaging technique to predict MC distribution in salmon fillets.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】5页(P1232-1236)【关键词】高光谱成像;三文鱼;水分含量;偏最小二乘回归;可视化【作者】詹白勺;章海亮;杨建国【作者单位】东华大学机械工程学院,上海 201620;台州学院机械工程学院,浙江台州 318000;华东交通大学电气工程与自动化学院,江西南昌 330013;东华大学机械工程学院,上海 201620【正文语种】中文【中图分类】TP391.4三文鱼是一种营养很丰富的鱼类，富含多种维生素、脂肪、蛋白质、矿物质、多种不饱和脂肪酸等营养物质，肉色呈橘红色，深受老百姓喜爱，被视为食用上品，价格也较为昂贵，经济价值高[1-3]。

文章编号:1007-4619(2002)01-0075-06成像光谱仪分光技术概览郑玉权,禹秉熙(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林　长春　130022)摘　要:　论文介绍了多种成像光谱仪的分光技术。

棱镜或光栅色散型成像光谱仪技术成熟,应用广泛;在发散光束中使用光栅的方法,克服了准直光束用法中的一些缺陷;傅里叶变换光谱仪是遥感探测可见和红外弱辐射的有力工具;光楔成像光谱仪结构简单,随着渐变滤光片工艺技术的成熟,已走向实用化;采用可调谐滤光片的成像光谱仪由于滤光片水平的限制,投入应用还有待时日;采用二元光学元件的成像光谱仪结构紧凑,体积小,扫描速度快,已研制出地面实用型产品;层析成像光谱仪原理新,目前还处在实验阶段;三维成像光谱仪可以同时获取二维影像和一维光谱信息,可实现对迅变目标的观测。

关键词:　成像光谱仪;分光技术;傅里叶变换光谱仪;可调谐滤光片;二元光学元件;层析;三维成像光谱仪中图分类号:　TP702 文献标识码:　A1　引　言成像光谱仪(即超光谱成像仪)是20世纪80年代开始在多光谱遥感成像技术的基础上发展起来的新一代光学遥感器,它能够以高光谱分辨率获取景物和目标的超多谱段图像,在大气、海洋和陆地观测中正在得到广泛的应用。

成像光谱仪是成像技术和光谱技术的有机结合,它的光学系统一般由望远系统和光谱仪系统组成,光谱仪系统采用的分光技术直接影响着整个成像光谱仪的性能、结构的复杂程度、重量和体积等。

本文在介绍传统的棱镜、光栅色散型成像光谱仪的基础上,概括了新发展起来的成像光谱仪分光技术,主要包括傅里叶变换光谱仪、采用可调谐滤光片的凝视型成像光谱仪、渐变滤光片(光楔)成像光谱仪、采用二元光学元件的成像光谱仪、层析成像光谱仪和完全无动件的三维成像光谱仪。

2　棱镜、光栅色散型成像光谱仪2.1　在准直光束中使用棱镜或光栅的分光技术 棱镜和光栅色散型成像光谱仪出现较早、技术比较成熟,绝大多数航空和航天成像光谱仪均采用了此类分光技术,棱镜和光栅的典型应用方式如图1所示。