评价CMOS成像光谱仪性能的主要参数有哪些？

评价CMOS成像光谱仪性能的指标是多方面的，包括光谱分辨率、空间分辨率、信噪比和帧频等。这些指标不仅决定着光谱仪的性能，各项性能参数之间还互相制约着。本文对CMOS成像光谱仪性能的主要参数做了简要解析。

1.光谱范围及光谱分辨率

光谱范围指的是仪器探测光谱上下限所规定的光谱区间。由于CMOS在可见近红外波段（400～1000nm）有较好的响应，因此CMOS成像光谱仪可以用于农林业遥感探测、食品质量检测、工业制造分拣等领域。

光谱分辨率是指仪器对光谱特性分辨和分离的能力。越高的光谱分辨率对仪器性能指标将有越高的要求，而在进行CMOS光谱成像系统设计的过程中，并不是光谱分辨率越高越好，而是要结合CMOS器件的性能以及目标物体的光谱特性来结合分析，在获得必须的信噪比的基础上来提高其光谱分辨率。

2.灵敏度、信噪比和动态范围

一般灵敏度表征的是系统对输入辐射量的响应能力。而在 CMOS 成像系统中，我们经常使用信噪比（SNR）来具体衡量该系统对信号输入的灵敏度程度。传统CMOS探测器系统无法进行光谱成像的主要原因就是其SNR 过低而无法满足光谱仪的成像要求。在传统CMOS探测器的感光元件中，感光二极管位于电路晶体管后方，进光亮会因遮挡受到影响，其光学填充率最高也只能达到90%左右。

在成像光谱系统中，动态范围是指一起能探测的光谱辐射量的范围。动态范围越大，一般所能表现的光谱辐射细节就越丰富。基于 CMOS的光谱成像的动态范围主要受CMOS 探测器动态范围的影响。

3.视场及空间分辨率

视场代表光谱仪能够观察到的最大范围，一般用视场角来表示。视场角越大，那么它的观测范围也就越大。空间分辨率是表示光谱成像系统能够观测到的最小的地面单元大小，它是光学性能的重要指标，它是受系统多方面参数影响的。一般来说，光谱仪系统的空间分辨率和高度有关，成像高度越高，分辨率越底。而在CMOS光谱仪系统中，在SNR一定的情况下较小像元尺寸的CMOS通常能获得更大的空间分辨率；而在光学系统中，更大的系统等效焦距能够获得较高的空间分辨率。