La cámara hiperespectral puede combinar tecnología de imagen con tecnología de detección espectral. Al generar imágenes de las características espaciales del objetivo, puede formar múltiples bandas estrechas para cada píxel espacial para lograr una cobertura espectral continua, y la información espectral diferente puede reflejar completamente el interior de los objetos. diferencias en la estructura física y la composición química. En comparación con las imágenes bidimensionales-espaciales tradicionales, las cámaras hiperespectrales pueden adquirir simultáneamente la información espacial y espectral del objetivo. Bajo una determinada resolución espacial, puede adquirir el espectro característico continuo único de objetos en un amplio rango espectral, lo que puede mejorar en gran medida la precisión de los objetos. La identificación y detección precisas tienen ventajas significativas y ahora se han convertido en una importante-tecnología de vanguardia para la detección remota del suelo.
Con el rápido desarrollo de la tecnología de revestimiento de filtros, se ha promovido en gran medida el desarrollo de cámaras hiperespectrales espectroscópicas de filtros. Las ventajas de la luz y el tamaño pequeño se han convertido en una parte importante de las cargas útiles de detección remota hiperespectral, y se han utilizado ampliamente en la conexión en red de constelaciones hiperespectrales de micro-nano satélites.
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.
Diagrama esquemático del principio de la imagen hiperespectral.
Esta investigación analiza principalmente las cámaras hiperespectrales de filtro-dividido e introduce las típicas cargas útiles de imágenes hiperespectrales espaciales de filtro-dividido en el país y en el extranjero, así como los sistemas de imágenes hiperespectrales de filtro-dividido bajo desarrollo sobre el terreno. Se analizan las soluciones técnicas, los indicadores de rendimiento y las perspectivas de aplicación de estos sistemas, y se exponen las características técnicas, ventajas y desventajas de las cámaras hiperespectrales basadas en el principio de la espectroscopia de filtro. Finalmente, se prospecta la tendencia de desarrollo de las cámaras hiperespectrales de espectroscopia de filtro.
La cámara hiperespectral de la rueda de filtros utiliza la rueda de filtros como elemento-divisor de luz y obtiene imágenes espectrales de diferentes bandas de longitud de onda girando la rueda de filtros, completando así la división de la luz policromática en luz monocromática. El componente clave de la cámara hiperespectral de rueda de filtros es la rueda de filtros, que puede reemplazar la rueda de filtros del rango espectral correspondiente según las diferentes bandas de observación. La estructura de la ruta óptica es simple y la banda espectral se puede reemplazar de manera flexible. Con el desarrollo de la tecnología de imágenes espectrales, la cantidad de bandas de detección aumenta y la rueda de filtros ya no puede cumplir con la observación de amplio espectro y alta resolución, por lo que se usa cada vez más en la detección multi-espectral.
Las cámaras hiperespectrales de filtro sintonizable utilizan filtros sintonizables como componentes espectroscópicos. De acuerdo con los diferentes métodos de sintonización, se dividen principalmente en filtros sintonizables de cristal líquido (LCTF), cámaras hiperespectrales, filtros sintonizables acústicos-ópticos, cámara hiperespectral Acousto-Filtro sintonizable óptico (AOTF), filtro de cavidad FP sintonizable MEMS (MEMS Tunable Fabry-Perot Cavity Filters) cámara hiperespectral.
La cámara hiperespectral de filtro en forma de cuña-, también conocida como cámara hiperespectral de tipo de filtro de gradiente, puede lograr un muestreo continuo en la región espectral y la región espacial. Su concepto de diseño es utilizar un medio de película delgada -en forma de cuña de múltiples-capas como filtro, y se instala en la posición cercana al detector de matriz bi-dimensional, de modo que varios píxeles del detector corresponden a una determinada banda espectral del filtro de gradiente. De acuerdo con la relación correspondiente entre cada banda de longitud de onda del filtro de gradiente y el píxel del detector, la cámara hiperespectral con filtro de gradiente se puede dividir en tipo de gradiente lineal y tipo de matriz de filtro.
Estructura del filtro de gradiente lineal y diagrama espectral
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.
Diagrama esquemático del espectrómetro de puntos cuánticos de infrarrojo cercano-
En general, la cámara hiperespectral espectroscópica de filtro está en su infancia y su resolución espectral no se puede comparar con el método espectroscópico de dispersión de rejilla de alta-precisión. La dirección de desarrollo general de las cámaras hiperespectrales, especialmente con el desarrollo de la tecnología de recubrimiento y nuevos materiales como los puntos cuánticos, la resolución espectral y la tasa de utilización de energía de las cámaras hiperespectrales basadas en el recubrimiento han mejorado mucho, y se espera que los costos de investigación y desarrollo aumenten. aumento adicional. Además, la combinación del filtro y el detector mejorará aún más la resolución espectral del sistema, que incluso puede ser comparable a la espectroscopia de dispersión de rejilla de alta-precisión. Por lo tanto, la combinación del filtro y el elemento detector también es de tipo revestimiento. Una importante tendencia de desarrollo en cámaras espectrales. No es difícil ver que el desarrollo de cámaras hiperespectrales de tipo filtro-promoverá el desarrollo subversivo en el campo de las imágenes hiperespectrales y, por lo tanto, impulsará el desarrollo de la tecnología de detección remota hiperespectral para satélites micro-nano , que estará en órbita para la futura constelación de micro-nano satélites hiperespectrales. Operación comercial, servir mejor a la economía nacional y sentar una base técnica.
Este proyecto fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (41504143), el Proyecto de Desarrollo de Equipos de Investigación Científica de la Academia de Ciencias de China (YJKYYQ20190044), la Fundación de Ciencias Naturales de la provincia de Anhui (1908085 ME135) y la Asociación de Promoción de la Innovación Juvenil de la Academia China de Ciencias (2016203).
