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干涉型高光譜相機(jī)的三大優(yōu)點(diǎn)

2023-10-24

干涉型光譜成像技術(shù)，又名傅里葉變換光譜成像技術(shù)，干涉型高光譜相機(jī)是這種技術(shù)的典型應(yīng)用，可以快速獲得多維度的數(shù)據(jù)信心。本文主要介紹了干涉型高光譜相機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。

1. 高通量?jī)?yōu)點(diǎn)（Jaquinot 優(yōu)點(diǎn)）

法國(guó)物理學(xué)家Jaquinot首先提出，由于狹縫寬度所決定的光譜分辨率和光通量成相互制約的關(guān)系，因此色散型高光譜相機(jī)輻射通量較低。而干涉型成像光譜儀是通過測(cè)量干涉型圖的干涉型強(qiáng)度，再通過換算得到相應(yīng)譜段的光譜信息，因此在相同光譜分辨率情況下，其可以利用所有光譜元的輻射通量，大大提高了干涉型儀的探測(cè)靈敏度和在弱光譜環(huán)境下的工作能力

2. 多通道優(yōu)點(diǎn)（Fellgett優(yōu)點(diǎn)）

英國(guó)天文物理學(xué)家Fellgett率先認(rèn)識(shí)到，與掃描單色儀相比，在獲取光譜信息方面，光譜儀具有多通道優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)色散型光譜儀在進(jìn)行光譜掃描時(shí)，每次只能測(cè)定一個(gè)光譜元。

假定所測(cè)量的光譜段共有M個(gè)光譜元，測(cè)量完所有光譜元所需時(shí)間為T，則單個(gè)光譜元的測(cè)量時(shí)間△T=T/M。而干涉型型光譜儀運(yùn)行時(shí)，各光譜元的光譜信息是被一次性采集的。這就是說，各光譜元的測(cè)量時(shí)間均為T，從獲得單個(gè)光譜元測(cè)量時(shí)間來看，干涉型型高光譜相機(jī)是色散型的M倍。同時(shí)，當(dāng)探測(cè)器輸出信號(hào)的隨機(jī)噪聲與信號(hào)電平本身無關(guān)時(shí)，復(fù)原光譜的信噪比和測(cè)量時(shí)間的平方根成正比，因此干涉型高光譜相機(jī)在信噪比方面是色散高光譜相機(jī)的VM倍。

3. 高測(cè)量精度優(yōu)點(diǎn)（Connes優(yōu)點(diǎn)）

法國(guó)物理學(xué)家Connes在研究光譜復(fù)原的ghost現(xiàn)象時(shí)，首次提出該現(xiàn)象是由于動(dòng)鏡構(gòu)件在測(cè)量時(shí)運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確性所導(dǎo)致的。針對(duì)該問題，他提出使用高精度的激光干涉型條紋來測(cè)量動(dòng)鏡的位移，消除了ghost現(xiàn)象，提高測(cè)量精度。

根據(jù)這三種優(yōu)點(diǎn)，且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，光譜儀數(shù)據(jù)處理能力的提高，各國(guó)相繼設(shè)計(jì)出各式各樣的干涉型高光譜相機(jī)。

干涉型高光譜相機(jī)又被分為多光束干涉型儀和雙光束干涉型儀兩種。多光束干涉型光譜分辨率極高，但其具有制造工藝難度大，視場(chǎng)較小的缺陷3]。雙光束干涉型高光譜相機(jī)采用的是最簡(jiǎn)單的雙光束干涉型成像，又被稱為傅里葉變換成像光譜儀，簡(jiǎn)稱為IFTS（Imaging Fourier Transform Spectrometer）。依照光程差獲取方式，IFTS被區(qū)分為三種調(diào)制類型，包括時(shí)間型，空間型和時(shí)空聯(lián)合型。