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干涉型高光譜相機的三大優點

2023-10-24

干涉型光譜成像技術，又名傅里葉變換光譜成像技術，干涉型高光譜相機是這種技術的典型應用，可以快速獲得多維度的數據信心。本文主要介紹了干涉型高光譜相機的優點。

1. 高通量優點（Jaquinot 優點）

法國物理學家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系，因此色散型高光譜相機輻射通量較低。而干涉型成像光譜儀是通過測量干涉型圖的干涉型強度，再通過換算得到相應譜段的光譜信息，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靈敏度和在弱光譜環境下的工作能力

2. 多通道優點（Fellgett優點）

英國天文物理學家Fellgett率先認識到，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點。傳統色散型光譜儀在進行光譜掃描時，每次只能測定一個光譜元。

假定所測量的光譜段共有M個光譜元，測量完所有光譜元所需時間為T，則單個光譜元的測量時間△T=T/M。而干涉型型光譜儀運行時，各光譜元的光譜信息是被一次性采集的。這就是說，各光譜元的測量時間均為T，從獲得單個光譜元測量時間來看，干涉型型高光譜相機是色散型的M倍。同時，當探測器輸出信號的隨機噪聲與信號電平本身無關時，復原光譜的信噪比和測量時間的平方根成正比，因此干涉型高光譜相機在信噪比方面是色散高光譜相機的VM倍。

3. 高測量精度優點（Connes優點）

法國物理學家Connes在研究光譜復原的ghost現象時，首次提出該現象是由于動鏡構件在測量時運動的不準確性所導致的。針對該問題，他提出使用高精度的激光干涉型條紋來測量動鏡的位移，消除了ghost現象，提高測量精度。

根據這三種優點，且隨著計算機技術的發展，光譜儀數據處理能力的提高，各國相繼設計出各式各樣的干涉型高光譜相機。

干涉型高光譜相機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，視場較小的缺陷3]。雙光束干涉型高光譜相機采用的是最簡單的雙光束干涉型成像，又被稱為傅里葉變換成像光譜儀，簡稱為IFTS（Imaging Fourier Transform Spectrometer）。依照光程差獲取方式，IFTS被區分為三種調制類型，包括時間型，空間型和時空聯合型。