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干涉型高光谱相机的三大优点

2023-10-24

干涉型光谱成像技术，又名傅里叶变换光谱成像技术，干涉型高光谱相机是这种技术的典型应用，可以快速获得多维度的数据信心。本文主要介绍了干涉型高光谱相机的优点。

1. 高通量优点（Jaquinot 优点）

法国物理学家Jaquinot首先提出，由于狭缝宽度所决定的光谱分辨率和光通量成相互制约的关系，因此色散型高光谱相机辐射通量较低。而干涉型成像光谱仪是通过测量干涉型图的干涉型强度，再通过换算得到相应谱段的光谱信息，因此在相同光谱分辨率情况下，其可以利用所有光谱元的辐射通量，大大提高了干涉型仪的探测灵敏度和在弱光谱环境下的工作能力

2. 多通道优点（Fellgett优点）

英国天文物理学家Fellgett率先认识到，与扫描单色仪相比，在获取光谱信息方面，光谱仪具有多通道优点。传统色散型光谱仪在进行光谱扫描时，每次只能测定一个光谱元。

假定所测量的光谱段共有M个光谱元，测量完所有光谱元所需时间为T，则单个光谱元的测量时间△T=T/M。而干涉型型光谱仪运行时，各光谱元的光谱信息是被一次性采集的。这就是说，各光谱元的测量时间均为T，从获得单个光谱元测量时间来看，干涉型型高光谱相机是色散型的M倍。同时，当探测器输出信号的随机噪声与信号电平本身无关时，复原光谱的信噪比和测量时间的平方根成正比，因此干涉型高光谱相机在信噪比方面是色散高光谱相机的VM倍。

3. 高测量精度优点（Connes优点）

法国物理学家Connes在研究光谱复原的ghost现象时，首次提出该现象是由于动镜构件在测量时运动的不准确性所导致的。针对该问题，他提出使用高精度的激光干涉型条纹来测量动镜的位移，消除了ghost现象，提高测量精度。

根据这三种优点，且随着计算机技术的发展，光谱仪数据处理能力的提高，各国相继设计出各式各样的干涉型高光谱相机。

干涉型高光谱相机又被分为多光束干涉型仪和双光束干涉型仪两种。多光束干涉型光谱分辨率极高，但其具有制造工艺难度大，视场较小的缺陷3]。双光束干涉型高光谱相机采用的是最简单的双光束干涉型成像，又被称为傅里叶变换成像光谱仪，简称为IFTS（Imaging Fourier Transform Spectrometer）。依照光程差获取方式，IFTS被区分为三种调制类型，包括时间型，空间型和时空联合型。