高光譜相機是近距離靜態(tài)高光譜成像設(shè)備，它可以同時獲得所攝景物的圖像信息和每個像素的光譜信息，即“圖譜合一”，由空間中的像素點可以方便快速的獲取該像素點的光譜曲線，由光譜曲線可以快速得到目標物質(zhì)的空間分布，快速實現(xiàn)了圖與譜的交互處理。本文對高光譜相機的成像原理及特點作了介紹。

高光譜相機的成像原理：

高光譜相機的成像過程并不復雜，簡單的來說高光譜照相機分為兩個部分——鏡頭和馬達。鏡頭和普通相機的功能一樣就是收集光源，末端通過CCD將光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最后存儲為圖片。與普通相機不同的是，高光譜照相機還有馬達，馬達的作用是可以帶動鏡頭上下移動。因為高光譜相機的鏡頭前面是一條狹縫，所以當相機不動時，視線中能看到的只有狹縫這一部分區(qū)域，馬達的作用就是移動鏡頭讓相機看到更多其他區(qū)域的圖像。

當光線通過狹縫進入相機內(nèi)部后，首先要通過分光棱鏡，將全波段的光進行分解，變?yōu)槎鄠€波段的光（如藍波段、綠波段、紅波段，具體的分解情況根據(jù)相機的光譜采樣間隔的大小而定，高光相機一般有很小的光譜采樣間隔，一般為1～20nm，則可見光部分（400nm～700nm）將被分為15～300個波段），每個波段的光通過CCD會記錄其波段能量的大小，并以強度（灰度）的形式記錄下來。狹縫每次記錄一行圖像的數(shù)據(jù)，當每掃完一條狹縫，這一行狹縫中的每一個像素都會記錄自己位置上不同波段光的強度，繼而形成每個像素自己的光譜曲線。當馬達移動結(jié)束，就可以記錄狹縫移動過程所看到的整幅圖像的信息。

高光譜照相機最后采集的數(shù)據(jù)又叫做高光譜圖像立方體，它是由不同波段的圖像構(gòu)成，箭頭指向的方向是它的波段方向，從可見光波段到近紅外波段，數(shù)據(jù)就是由這樣同一區(qū)域不同波段的幾十或者幾千張圖像疊加在一起構(gòu)成的。通過高光譜圖像數(shù)據(jù)可以獲得任意樣本的光譜曲線，然后通過任意樣本的光譜曲線可以利用分類算法得到該種目標物質(zhì)在空間的分布。我們分別在樣本中不同位置選取像素點，即可獲得該像素點所對應(yīng)的光譜曲線，我們從中選取了綠色對應(yīng)的光譜曲線，然后使用光譜角填圖算法，設(shè)置匹配相似度閾值為0.1，即可得到綠色樣本在圖像空間的分布。

三恩時高光譜相機的特點：

三恩時高光譜相機的型號有很多，下面以三恩時SP150M近紅外高光譜相機為例，為大家介紹三恩時高光譜相機的特點。

SP150M近紅外高光譜相機采用自主開發(fā)的高光譜成像技術(shù)，光譜范圍900-1700nm以推掃成像的方式，在同一時間獲得目標區(qū)域的所有光譜信息數(shù)據(jù)，具有光譜范圍廣、光譜線性度好、成像速度快、分辨率高等優(yōu)點。

SP150M近紅外高光譜相機具有高速數(shù)據(jù)采集速度（全光譜段全譜段≥300fps），可以配合標準C-Mount鏡頭使用，實現(xiàn)光譜影像的快速采集。相機配置的數(shù)據(jù)采集軟件可實時獲取樣品光譜及影像信息。廣泛應(yīng)用于教育科研、智慧農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)保、智能制造、食品分析等領(lǐng)域。其特點如下：

1.光譜范圍廣，可覆蓋400-1700nm的近紅外光，波長分辨率優(yōu)于6nm，多達256個光譜通道；

2.數(shù)據(jù)采集速度快，全譜段≥300fps，ROI后可實現(xiàn)3300Hz；

3.多種焦距鏡頭可選，8mm/16mm/25mm/35mm焦距鏡頭可根據(jù)用戶需求更換；

4.采用高衍射效率的透射光柵分光元件，可獲得更精準、更高分辨率的光譜數(shù)據(jù)；

5.采用12V直流供電方式，功耗小于15W；

6.可適配多種探測器；

7.全自動光譜數(shù)據(jù)采集與存儲；

8.采集軟件+SDK可提供便捷易用的二次開發(fā)支持。