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多光谱成像技术摘要：在信息获取这一影响深远的科技领域中，多光谱成像技术有着极其重要的意义。多光谱成像与“遥感技术”分不开，随着遥感理论的进一步发展及光电技术的进展，焦平面探测器、CCD传感器、光学成像技术、信息融合处理技术的进步和应用，多光谱成像技术获得快速发展。它是在原有目标二维空间信息基础上再同时采集光谱特性、偏振特性等多维信息，从而大大提高了对目标的探测和辨别能力。关键字：多光谱成像技术电磁波一个完整的多光谱遥感应用系统包括以下几个部分：（1）目标光谱特性研究。它是多光谱遥感应用的基础性工作，包括研究目标辐射和反射电磁波的特性、电磁波在大气中的传播以及和物体相遇时会发生的现象等。通过实验，测量收集和分析大量目标物体的特定光谱特征，如色彩、强弱等，找出不同物体之间光谱信息的细微差异，为目标的识别提供科学依据。（2）信息获取设备。它用来接收目标和背景辐射和反射的电磁波，并将其转换为电信号和图像形式，是光电遥感技术最重要的部分，主要包括各种相机、扫描仪、成像光谱仪及各种信息记录设备等。此外，还包括把这些设备运送到适合进行探测的高度和位置的运载平台。（3）图像的处理和判读。对已获得的信息进行各种校正，去除某些失真、偏差、虚假的信号，还原成一个比较接近真实景象的信号，然后人工辨别或借助光学设备、计算机进行光谱特征分析比较，找出感兴趣的目标。物体的光谱特性任何有温度（大于0K）的物体，内部都具有热能。物体温度升高，热能增加，内部的某种运动状态上升到高能级的激发态；温度下降，运动状态从激发态回到低能级，并产生辐射，这就是自然界普遍存在的热辐射。热辐射遵循普朗克辐射定理。物体的辐射本领和它的表面状态、几何结构有关。电磁波可以采用波长、相位、能量、极化（偏振）等物理参数来描述。电磁波在传播中遵循波的反射、折射、衍射、干涉、吸收、散射等规律。电磁辐射通过不同的介质时，其强度、波长、相位、传播方向和偏振面等将发生变化，这些变化可能是单一的，也可能是复合的。电磁波按波长可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。如果用专门的传感器或探测设备，可探测到几乎所有波长的电磁波。多光谱成像技术中通常采用的波段为红外线、可见光、紫外线等。当外来电磁波入射到一个物体表面时，会引起电磁波和物体间的相互作用，通常会产生三种现象。第一种是反射和散射，第二种是电磁波进入到物体内部而被吸收，第三种是电磁波穿透物体再次进入空间。根据能量守恒定律，上述三部分比例之和应该为1，即ρ+α+τ=1其中，ρ是反射率，α是吸收率，τ是透射率。不同物体，组成它们的分子、原子、电子的数量、排列方式、能级间距等各不相同。它们的物理特性如大小、形状、密度、介电常数、表面粗糙度、光学性质、温度等也各不相同。因此，随物体性质的不同，它们对电磁波能量的反射、吸收、透射随波长的不同而不同。正是这些差别，构成了每一种物体特有的电磁波频谱特性，又称光谱特性。物体的光谱特性携带了该物体的特征信息，是用电磁波特征表征的物体的“指纹”。如果事先掌握了各种物体的光谱特性，只要将仪器探测到的光谱信息与之比较，即可区分出物体的种类，这就是通过光谱特性识别物质的原理。多光谱成像仪多光谱成像仪是一种获取光谱特征和图像信息的基本设备，是光电遥感技术的核心。遥感探测设备分为主动探测和被动探测两类。多光谱成像仪多数属被动工作，按其工作方式的不同可分为光学成像和扫描成像两大类，光学成像又有分幅式多光谱相机、全景相机、狭缝式相机等；扫描成像有光机式扫描仪、成像光谱仪、成像偏振仪等。此外，还有不成像但也属光电遥感应用的光谱仪等。不同类别的设备虽然工作方式、组成、结构不同，但其基本组成通常包括以下几个部分：（1）光学会聚单元。（2）分光单元。（3）探测与信号预处理单元。（4）信息记录或传输单元。常用的多光谱成像仪器有光学相机、红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪、光谱遥感仪、偏振成像探测设备等。多光谱图像信息的处理多光谱成像仪可获取大量的场景和目标物的原始数据，这些数据有胶片、模拟或数字格式的图像信息等。这些原始的图像信息需经信息处理中心作进一步加工处理，最后产生满足不同应用需求的产品，通常是清晰直观便于判读的图片。一种是根据所获图片，直接用人眼判断，找出图像中感兴趣的目标物信息，即目视判读；另一种是自动化程度高的计算机判读。图像处理包括光学处理和数字处理两类。多数情况下，应先将图像信息数字化，然后在计算机中进行处理。有图像的预处理、图像增强、目标的特征提取等各种处理。目前，人的目视判读仍是最主要的判读方法，计算机判读较为粗糙，但速度很快。多光谱成像技术的应用多光谱成像技术应用广泛，其在军事方面如导弹预警、侦查、海洋监视、制导、军事测绘、气象探测等已大量使用，在地质、资源调查、农林、水文、海洋、医疗、环境监测、科学试验等一系列领域也获得非常广泛的应用。参考文献[1]卢国铭,等.遥感技术基础.[M].北京:科学出版社,1984/