航天超光谱成像仪的类型及原理解析

超光谱成像仪是国际上一种新型的航天遥感器，它以精细光谱分辨能力获取地表图像，对于探测地表构成及其变化具有特殊的识别能力。本文对航天超光谱成像仪的类型及原理做了解析。

光栅型超光谱仪：

光栅型超光谱成像仪的主要组成有光学系统（包括前置望远镜、准直镜、分光光栅、会聚镜以及相应的校正镜系统）、指向镜、电子学系统和机械结构等，系统基本框图见下图：

地物信号经前置望远镜系统汇聚到视场光阑，由视场光阑确定系统的地面分辨率和消除杂散光，然后经过准直镜照射到光栅，光栅分色后经会聚镜会聚到探测器件上，探测器件将光信号转变成模拟电信号，经放大、滤波、A/D转换得到数字图像信号，最后由格式器送给数传和星上固态存储器。

干涉型超光谱成像仪：

由于干涉型超光谱仪在CCD器件上成的像是带有干涉条纹的图像，而不是最终的图像，所以经过傅立叶变换成像后下传，或将干涉条纹图直接下传。理论上干涉型超光谱仪的谱分辨率更高，能量较充足，可以获得较高的SNR，传输带有干涉条纹的图像比传输最终的图像包含更为丰富的信息。

干涉型超光谱成像仪的光学系统是在一个宽谱段光学成像系统中加人横向剪切干涉仪实现的。它有以下几部分组成：前置物镜、横向剪切干涉仪和准直成像镜组（由富氏透镜和柱面镜组组成），后面是信号采集系统和图像处理系统。目标光束首先被前置物镜会聚于其前置焦面，在焦面处放置视场光阑，同时消除杂光。光束经光阑后进入横向剪切干涉仪，视场光阑被沿垂直于光轴的方向剪切成两个虚光阑，然后进人推直成像镜组。准直成像镜把已经带有干涉信息的光束成像到最终像面上。其系统组成如下图所示：