Гіперспектральна камера може поєднувати технологію отримання зображень із технологією спектрального виявлення. Відображаючи просторові особливості цілі, він може утворювати кілька вузьких смуг для кожного просторового пікселя для досягнення безперервного спектрального покриття, а різна спектральна інформація може повністю відображати внутрішню частину об’єктів. відмінності фізичної структури та хімічного складу. Порівняно зі традиційним просторовим двовимірним{0}}зображенням, гіперспектральні камери можуть одночасно отримувати просторову та спектральну інформацію об’єкта. При певному просторовому дозволі він може набувати унікальний безперервний характерний спектр об’єктів у широкому спектральному діапазоні, що може значно підвищити точність об’єктів. Точна ідентифікація та виявлення мають значні переваги і зараз стали важливою передовою-технологією для дистанційного зондування землі.
Зі стрімким розвитком технології нанесення фільтрувальних покриттів розробка фільтр-спектроскопічних гіперспектральних камер була значно просунута. Переваги світла та невеликого розміру стали важливою частиною корисних навантажень гіперспектрального дистанційного зондування та широко використовуються в мережі мікро{0}}наносупутникових гіперспектральних сузір’їв.
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.
Принципова схема принципу гіперспектральної візуалізації
У цьому дослідженні в основному розглядаються фільтр{0}}розділені гіперспектральні камери та представлені типові фільтри-розділених космічних гіперспектральних зображень у країні та за кордоном, а також фільтр-розділені гіперспектральні системи зображення під розвиток на місцях. Проаналізовано технічні рішення, показники ефективності та перспективи застосування цих систем, викладено технічні характеристики, переваги та недоліки гіперспектральних камер, заснованих на принципі фільтр-спектроскопії. Нарешті, розглянуто тенденцію розвитку фільтр-спектроскопічних гіперспектральних камер.
Гіперспектральна камера фільтра використовує колесо фільтра як світло{0}}елемент, що розділяє світло, і отримує спектральні зображення різних діапазонів довжин хвиль, обертаючи колесо фільтра, завершуючи тим самим розщеплення поліхроматичного світла на монохроматичне світло. Ключовим компонентом гіперспектральної камери фільтрувального колеса є колесо фільтра, яке може замінити колесо фільтра відповідного спектрального діапазону відповідно до різних діапазонів спостереження. Структура оптичного шляху проста, а спектральну смугу можна гнучко замінити. З розвитком технології спектрального зображення кількість смуг детектування збільшується, і колесо фільтра більше не може задовольняти спостереження широкого спектру та високої роздільної здатності, тому воно все частіше використовується для мульти-спектрального виявлення.
Гіперспектральні камери з регульованим фільтром використовують перебудовувані фільтри як спектроскопічні компоненти. Відповідно до різних методів налаштування вони в основному поділяються на гіперспектральні камери з рідкокристалічними настроюваними фільтрами (LCTF), акусто-оптичними настроюваними фільтрами Acousto-гіперспектральними камерами з оптичним фільтром (AOTF), резонаторними фільтрами з резонатором MEMS (MEMS Tunable Fabry-Pero Cavity Filters) гіперспектральна камера.
Гіперспектральна камера{0}}у формі фільтра, також відома як гіперспектральна камера градієнтного фільтра, може забезпечувати безперервну вибірку в спектральній та просторовій області. Його концепція дизайну полягає в тому, щоб використовувати клиновидний-багатошаровий-тонкоплівковий носій як фільтр, і він встановлюється в положенні, близькому до-детектора двовимірного масиву, так що кілька пікселів детектора відповідають певній спектральній смузі градієнтного фільтра. Відповідно до відповідного співвідношення між кожною смугою довжини хвилі градієнтного фільтра і пікселем детектора, гіперспектральну камеру з градієнтним фільтром можна розділити на лінійний градієнтний тип і тип масиву фільтрів.
Структура лінійного градієнтного фільтра та спектральна діаграма
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.
Принципова діаграма ближнього-інфрачервоного спектрометра з квантовими точками
Загалом фільтрова спектроскопічна гіперспектральна камера знаходиться на стадії зародження, і її спектральна роздільна здатність не може порівнюватися з високоточним спектроскопічним методом дисперсної ґратки. Загальний напрямок розвитку гіперспектральних камер, особливо з розвитком технології покриття та нових матеріалів, таких як квантові точки, спектральна роздільна здатність і коефіцієнт використання енергії гіперспектральних камер на основі покриття були значно покращені, і очікується, що витрати на дослідження та розробки збільшаться. подальше збільшення. Крім того, комбінація фільтра та детектора ще більше покращить спектральну роздільну здатність системи, яку можна навіть порівняти з-дисперсійною спектроскопією високоточної решітки. Тому комбінація фільтра та елемента детектора також є типом покриття. Основна тенденція розвитку спектральних камер. Неважко побачити, що розробка гіперспектральних камер типу фільтр- сприятиме підривному розвитку в області гіперспектральної візуалізації і, таким чином, стимулюватиме розвиток технології гіперспектрального дистанційного зондування для мікро-наносупутників , який буде на орбіті майбутнього сузір’я мікро-нано гіперспектральних супутників. Діяльність бізнесу, краще служити народному господарству та закладати технічну основу.
Цей проект підтримали Національний природничий фонд Китаю (41504143), Проект розвитку науково-дослідницького обладнання Китайської академії наук (YJKYYQ20190044), Фонд природничих наук провінції Аньхой (1908085 ME135) та Асоціація сприяння молодіжним інноваціям. Китайської академії наук (2016203).