Hyperspektrální kamera může kombinovat zobrazovací technologii s technologií spektrální detekce. Při zobrazování prostorových rysů cíle může vytvořit několik úzkých pásem pro každý prostorový pixel, aby se dosáhlo nepřetržitého spektrálního pokrytí, a různé spektrální informace mohou plně odrážet vnitřek objektů. rozdíly ve fyzikální struktuře a chemickém složení. Ve srovnání s tradičním prostorovým dvourozměrným zobrazováním mohou hyperspektrální kamery současně získávat prostorové a spektrální informace cíle. Při určitém prostorovém rozlišení může získat jedinečné spojité charakteristické spektrum objektů v širokém spektrálním rozsahu, což může výrazně zlepšit přesnost objektů. Přesná identifikace a detekce mají významné výhody a nyní se staly důležitou špičkovou technologií pro dálkový průzkum země.
S rychlým rozvojem technologie filtračního povlakování byl výrazně podporován vývoj filtračních spektroskopických hyperspektrálních kamer. Výhody světla a malých rozměrů se staly důležitou součástí užitečného zatížení hyperspektrálního dálkového průzkumu Země a byly široce používány při vytváření sítí mikro-nano satelitních hyperspektrálních konstelací.
Podle Memes Consulting nedávno výzkumná skupina Liu Chunyu z Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics Čínské akademie věd zveřejnila zprávu o "Vývojovém stavu a trendech filtračních spektroskopických hyperspektrálních kamer" v časopise "Infračervené a laserové inženýrství". článek na toto téma. Výzkumný pracovník Liu Chunyu se zabývá především výzkumem návrhu optického systému a celkového návrhu optoelektronického systému.
Schematické schéma principu hyperspektrálního zobrazování
Tento výzkum se zabývá především hyperspektrálními kamerami s rozdělenými filtry a představuje typické prostorové hyperspektrální zobrazovací zatížení s rozděleným filtrem doma i v zahraničí, stejně jako hyperspektrální zobrazovací systémy s rozděleným filtrem, které jsou vyvíjeny na zemi. Jsou analyzována technická řešení, ukazatele výkonu a aplikační vyhlídky těchto systémů a jsou vysvětleny technické vlastnosti, výhody a nevýhody hyperspektrálních kamer založených na principu filtrační spektroskopie. Konečně je sledován vývojový trend hyperspektrálních kamer filtrační spektroskopie.
Hyperspektrální kamera filtračního kola používá filtrační kolo jako prvek rozdělující světlo a získává spektrální obrazy různých pásem vlnových délek otáčením filtračního kola, čímž dokončuje rozdělení polychromatického světla na monochromatické světlo. Klíčovou součástí hyperspektrální kamery filtračního kola je filtrační kolo, které může nahradit filtrační kolo odpovídajícího spektrálního rozsahu podle různých pozorovacích pásem. Struktura optické dráhy je jednoduchá a spektrální pásmo lze flexibilně vyměnit. S rozvojem spektrální zobrazovací technologie se počet detekčních pásem zvyšuje a filtrační kolo již nemůže splňovat pozorování širokého spektra a vysokého rozlišení, takže se stále více používá při multispektrální detekci.
Hyperspektrální kamery s laditelným filtrem používají laditelné filtry jako spektroskopické komponenty. Podle různých metod ladění se dělí hlavně na hyperspektrální kamery s laditelnými filtry z tekutých krystalů (LCTF), akusto-optické laditelné filtry Akusto-Optic Tunable Filter (AOTF) hyperspektrální kamera, MEMS laditelný FP dutinový filtr (MEMS Tunable Fabry-Perot Cavity Filters) hyperspektrální kamera.
Klínovitá filtrační hyperspektrální kamera, známá také jako hyperspektrální kamera typu gradientního filtru, může dosáhnout nepřetržitého vzorkování ve spektrální oblasti a prostorové oblasti. Jeho konstrukční koncept je použít klínovité vícevrstvé tenkovrstvé médium jako filtr, A je instalován v poloze v blízkosti dvourozměrného detektoru pole, takže několik pixelů detektoru odpovídá určitému spektrálnímu pásmu gradientního filtru. Podle odpovídajícího vztahu mezi každým pásmem vlnové délky gradientního filtru a pixelem detektoru lze hyperspektrální kameru s gradientním filtrem rozdělit na lineární gradientní typ a typ filtračního pole.
Struktura lineárního gradientního filtru a spektrální diagram
Kvantové tečky, známé také jako "nanokrystaly", jsou anorganické materiály s vysokou vnitřní stabilitou a poloměrem menším, než je poloměr Objemového excitonu Bohrův poloměr. Integrací různých typů kvantových teček lze dosáhnout současné detekce různých vlnových délek. Na základě tohoto principu je vyvinut spektrometr s kvantovými tečkami (CQD). Spektrometry v tradičním pojetí jsou vybaveny vysoce přesnými optickými a mechanickými součástmi, které jsou objemné, drahé a složité struktury a jejich oblasti použití jsou velmi omezené.
Schematický diagram blízkého infračerveného kvantového bodového spektrometru
Obecně platí, že filtrační spektroskopická hyperspektrální kamera je v plenkách a její spektrální rozlišení nelze srovnávat s vysoce přesnou mřížkovou disperzní spektroskopickou metodou. Obecný směr vývoje hyperspektrálních kamer, zejména s vývojem technologie povlakování a nových materiálů, jako jsou kvantové tečky, spektrální rozlišení a míra využití energie hyperspektrálních kamer založených na povlaku se výrazně zlepšily a očekává se, že náklady na výzkum a vývoj se budou dále zvyšovat. Kombinace filtru a detektoru navíc dále zlepší spektrální rozlišení systému, které může být dokonce srovnatelné s vysoce přesnou mřížkovou disperzní spektroskopií. Proto je kombinace filtru a detektorového prvku také typem povlaku. Hlavní vývojový trend ve spektrálních kamerách. Není těžké vidět, že vývoj hyperspektrálních kamer filtračního typu podpoří podvratný vývoj v oblasti hyperspektrálního zobrazování, a tím podpoří vývoj technologie hyperspektrálního dálkového průzkumu pro mikro-nano satelity, které budou na oběžné dráze pro budoucí konstelaci mikro-nano hyperspektrálních satelitů. Obchodní operace, lépe sloužit národnímu hospodářství a položit technický základ.
Tento projekt byl podpořen Národní nadací pro přírodní vědy Číny (41504143), Projektem vývoje vědeckého výzkumného vybavení Čínské akademie věd (YJKYYQ20190044), Nadací přírodních věd provincie Anhui (1908085 ME135) a Asociací pro podporu inovací mládeže Čínské akademie věd (2016203).
