航天高光谱遥感应用研究进展(特邀)

近年来随着高光谱成像技术的快速发展,航天高光谱遥感数据在各领域应用研究中取得了良好的发展与突破。文中回顾了国内外航天高光谱成像技术的发展历程,介绍了有代表性的航天高光谱成像仪的主要应用技术指标,较为系统地总结和分析了近五年来航天高光谱遥感数据在国土资源、农林遥感、海洋湖泊遥感、城市环境、灾害监测及其他方面等各领域的最新应用研究进展。对基于AI技术的高光谱信息提取与应用、基于高光谱遥感的多源数据融合与应用以及面向深空探测领域的高光谱数据分析与应用等发展趋势做了展望,未来航天高光谱成像仪技术的进一步突破和应用研究需求的牵引将会推动高光谱应用领域更大范围的创新与发展。     

星载高光谱成像仪的发展及军事应用

随着航天技术的发展,星载高光谱成像技术日趋成熟并得到广泛应用。首先对高光谱成像的基础概念及特点进行了阐述,然后从国内、国外两个角度系统介绍了近二十年星载高光谱成像仪的发展状况,并分析了其主要性能指标和相关遥感应用,最后对星载高光谱技术在战场环境侦察、海洋军事行动监测、战场气象环境评估、导弹预警探测等方面的军事应用进行了分析概括,并通过举例进行了简要说明。     

多光谱、超光谱成像技术在军事上的应用

对多光谱、超光谱成像技术的原理、特点,以及二者之间的区别和联系等技术问题进行了较为详细的讨论,并重点列举了该项技术在军事上的应用,较全面地介绍了多光谱、超光谱成像技术在军事应用中的使用方法和研究状况,以及成像光谱仪器的发展水平和有关技术,并对该技术的发展趋势进行了展望。     

航空航天高光谱成像仪研究现状及发展趋势

由于具有光谱分辨率高、图谱合一的巨大优势,高光谱成像技术近四十年来发展显著。当前机载和星载高光谱搭载平台可覆盖大范围的地球表面,是遥感技术发展以来最重大的科技突破之一。它们在伪装揭露、武器生产调查、武器使用探测、近海监测和反潜等军事领域得到了成功应用,并获得了显著的军事效果。回顾了国内外高光谱成像仪的发展历程,同时总结分析了航空航天高光谱成像仪的主要特点。     

基于ADDI17004的星载高光谱成像仪图像处理系统设计实现

为解决目前遥感成像领域对大幅宽、高空间分辨率遥感光谱相机需求,研制了一套适合航天应用的高空间、光谱分辨率、高可靠性的星载高速成像光谱仪图像处理系统,它采用多片四通道并行处理ADC芯片ADD17004,具有体积小、功耗低的优点,该设计为我国遥感高光谱相机在航天遥感领域进入领先行列提供了技术支撑,也为进一步开展商业遥感领域高分 辨项目提供了有益的借鉴。     

面阵摆扫型无人机载大视场高光谱成像技术研究

提出了一种面阵摆扫型无人机载大视场高光谱成像技术,控制基于马赛克型滤光片分光的画幅式高光谱相机在翼展方向进行扫描实现大视场、高光谱分辨率成像。进行外场飞行试验,获取了像质清晰的大视场、高光谱分辨率对地观测图像,飞行作业效率为8.64 km2/h,较单相机成像,作业效率提高约3.4倍。系统光机结构简单,体积、重量优势明显,在无人机高光谱遥感方面应用前景广阔。研究成果对推动无人机载光谱成像技术向大视场、高光谱分辨率方向发展具有一定的参考价值。     

畜产品品质的高光谱图像无损检测研究进展

应用新兴的高光谱图像技术对畜产品品质进行无损检测是当前的研究热点之一。介绍了该技术的基本原理和分析过程,总结分析了国内外畜产品品质高光谱图像无损检测的研究现状和存在问题,提出了畜产品品质高光谱图像技术检测的未来研究发展方向,以期对我国相关研究人员的研究工作提供参考。     

农产品病虫害高光谱成像无损检测的研究进展

高光谱成像是一种新兴的无损快速检测技术,可以同时获取研究对象的图像和光谱信息,集成了光谱分析和图像处理的优势,已成为农产品病虫害信息快速、无损检测的重要手段之一,在农产品的溃疡病、褐斑病、白粉病、黑星病、腐烂、虫蛀等病虫害无损检测中的应用越来越广泛。本文简述了高光谱成像系统,总结分析了其在水果、蔬菜、肉类、谷物等农产品病虫害无损检测中的国内外最新研究进展,提出了农产品病虫害高光谱成像技术检测的未来研究发展方向,以期对相关研究人员的研究工作提供参考。     

干涉成像光谱技术及其空间应用

在遥感领域,高光谱成像技术于20世纪末取得了重大突破,它是当前遥感领域的前沿技术之一。干涉成像光谱仪是继色散成像光谱仪之后新出现的一种成像光谱仪,它通过获取目标干涉图,从而间接得到高光谱影像的先进遥感设备,具有高通量、多通道以及光谱采样连续等诸多优点,代表着未来高光谱发展的一个重要方向。结合西安光机所在干涉成像光谱方面的科研工作,比较了干涉成像光谱仪与色散成像光谱仪的优缺点,分析了干涉成像光谱仪的工作原理,结合项目进行的机载飞行试验结果,介绍了干涉成像光谱仪在目标识别、农作物普查等方面的应用。     

新型大相对孔径Schwarzschild光谱成像系统设计

为满足高分辨率大相对孔径宽波段高光谱成像仪的要求,克服Offner光谱成像系统中凸面光栅加工的困难和改进型Czerny-Turner光谱成像系统相对孔径小的缺点,提出一种新型的基于平面光栅的大相对孔径Schwarzschild光谱成像系统,根据反射球面罗兰圆理论分析了该系统的像散校正方法,利用Matlab软件编制了初始结构快速计算程序。作为实例,设计了一个相对孔径为1/2.5,工作波段为400~1000nm的Schwarzschild光谱成像系统。首先利用自己编制的Matlab程序计算初始结构参数,再利用Zemax-EE光学设计软件对该光谱成像系统进行光线追迹和优化设计,并对设计结果进行分析。结果表明,在整个工作波段内,点列图弥散斑的尺寸小于13μm,实现了大相对孔径宽波段像差的同时校正,在宽波段内获得了良好的成像质量,满足设计指标要求,也证明了这种新型Schwarzschild光谱成像系统是可行的,其在航空和航天高光谱遥感领域具有广阔的应用前景。     

非制冷红外热成像技术的发展与现状

非制冷红外焦平面技术在过去的几年内飞速发展,非制冷焦平面由原来的小规模,发展到中、大规模320×240和640×480阵列,在未来的几年内有望获得超大规模的1024×1024非制冷焦平面阵列。像素尺寸也由50μm减小到25μm,提高了焦平面的灵敏度,使非制冷红外热成像系统在军事领域得到了成功应用,部分型号已经装备于部队,并受到好评。今后,随着焦平面阵列规模的不断增大、像素尺寸的进一步减小,非制冷热成像系统在军事领域的应用将越来越广泛,尤其在轻武器瞄具、驾驶员视力增强器、手持式便携热像仪等轻武器方面,非制冷热成像系统在近年内有望逐步取代价格高、可靠性差、体积大等笨重的制冷型热成像系统。     

用于月球矿物探测的LCTF成像光谱仪热控系统设计

LCTF 成像光谱技术是近年来快速发展的一种成像光谱技术,具有光谱分辨率高、谱段范围宽、质量轻等诸多优点,在月球矿物探测高光谱成像遥感器中具有独特的优势。LCTF 中液晶材料温度变化会引起双折射率偏差变大,从而影响LCTF 光谱仪成像质量。通过对光谱仪工作环境的热分析,综合考虑光谱仪的工作模式及各部件工作温度要求,设计了LCTF 光谱仪热控系统。仿真结果表明,该热控系统能较好地满足设计要求,使LCTF 光谱仪清晰成像,为月球矿物探测做好硬件准备。     

滤光片分光型高光谱相机发展现状及趋势（特邀）

高光谱相机可将成像技术与光谱探测技术相结合,在对目标空间特征成像的同时,可以对每个空间像元形成多个窄波段实现连续的光谱覆盖,不同光谱信息能充分反映地物内部的物理结构、化学成分的差异。与传统的空间二维成像相比,高光谱相机可以同时获取目标的空间和光谱信息,在一定的空间分辨率下,能够获取宽谱段范围内地物独有的连续特征光谱,对地物的精准识别和探测具有显著优势,目前已成为对地遥感重要的前沿技术手段,在农、林、水、土、矿等资源调查与环境监测等领域具有重要的应用价值。随着滤光片镀膜技术的飞速发展,极大地促进了滤光片分光型高光谱相机的研制,目前基于滤光片分光原理的高光谱相机以大幅宽、高空间分辨率、高光谱分辨率和轻小型的优势成为高光谱遥感载荷的重要组成部分,在微纳卫星高光谱星座组网中获得广泛应用。主要对滤光片分光型的高光谱相机进行了综述,介绍了国内外典型滤光片分光型星载高光谱成像载荷,以及地面在研的滤光片分光型高光谱成像系统,并分析了这些系统的技术方案、性能指标及应用前景,阐述了基于滤光片分光原理的高光谱相机的技术特点和优缺点,最后展望了滤光片分光型高光谱相机的发展趋势。     

红外成像制导技术发展展望

近年来,随着精确制导武器在现代战争中的地位不断提升,红外成像制导技术的 开发和应用越来越受到国内外的重视。而随着作战使命和作战环境的日趋复杂,精确制导武器对红外 成像制导系统的要求也越来越高。着眼于未来的军事发展需求,结合红外成像制导技术的发展现状,指出 红外成像制导将向多波段高光谱、激光主动成像、多模复合成像以及低成本红外精确制导的技术方向 发展。提出了红外成像制导发展中所需掌握的关键技术,包括高性能红外探测器技术、成像自适应抗 干扰技术、多维信息融合处理技术以及系统结构优化技术等。     

航空红外光电遥感技术最新进展

航空红外光电遥感技术具有可全天时工作、机动灵活、空间分辨率高等不可替代的优势,是遥感科学、国土监测、国防应用等领域的重要手段.发展航空红外光电遥感技术对我国的经济发展和国防建设至关重要.近年来,航空红外光电遥感技术发展很快,在高光谱分辨率红外成像和高空间分辨率红外成像方面取得了重大突破.高空间分辨率、高光谱分辨率、高时...     

热红外高光谱成像仪的灵敏度模型与系统研制

热红外谱段是对地观测高光谱遥感中非常有用的波段,受限于技术发展,热红外谱段的高光谱成像系统在国内的空间光电系统中并不多见,近年来在国家相关部门的支持下发展迅速,取得了较大进展。结合十二五期间研制的机载热红外高光谱成像仪系统,建立了信号流模型,对系统背景辐射进行了建模仿真,并对红外焦平面组件等效暗电流进行了分析测量,在此基础上得出了影响系统的探测灵敏度的关键因素,给出了系统设计低温光学100K制冷的设计依据。机载热红外高光谱成像仪研制完成后,还进行了探测灵敏度实际测量并与仿真结果进行了对比分析,对未来进一步发展热红外高光谱成像技术积累了重要数据。     

高光谱线性解混研究进展

受高光谱遥感仪器空间分辨率的限制以及复杂地物的影响,高光谱图像中存在大量混合像元,成为阻碍高光谱遥感技术应用和发展的关键因素。高光谱混合像元分解技术已成为高光谱图像处理中的关键技术。系统地整理近年来高光谱解混的相关算法,从端元提取和丰度估计两个方面介绍高光谱解混的研究进展。对高光谱解混的相关算法进行分类总结,并对其原理和优缺点进行了对比分析。结合当前研究现状针对存在的问题做出了展望,指出今后可从模型共存、空谱结合、时效性以及工程实用化的角度对高光谱解混作进一步研究。     

Demonstration of a Corner-cube-interferometer LWIR Hyperspectral Imager

An interferometric long-wavelength infrared (LWIR) hyperspectral imager is demonstrated, based on a Michelson corner-cube interferometer. This class of system is inherently mechanically robust, and should have advantages over Sagnac-interferometer systems in terms of relaxed beamsplitter-coating specifications, and wider unvignetted field of view. Preliminary performance data from the laboratory prototype system are provided regarding imaging, spectral resolution, and fidelity of acquired spectra.     

全偏振高光谱干涉成像技术的研究

针对现有全偏振测量与高光谱成像技术难以同步的核心问题,提出了一种新型双光路全偏振高光谱测量结构,利用基于电光效应的偏振调制技术与干涉成像技术,将目标光波的偏振信息、光谱信息和空间图像信息进行有效结合,实现了高光谱与全偏振成像的同步测量,极大丰富了目标探测能力和探测信息量。同时,利用计算机软件得到仿真结果验证了方法的正确性,并对可能产生的误差进行了分析。最后给出了部分实验结果和数据分析进一步验证其可行性。该研究对许多光学技术遥感领域,比如资源普查、环境检测、军事侦察等,具有重要意义。