1 绪 论

由于高光谱成像技术具有高分辨率、高通量、图谱合一等优点，自上世纪以来，已经在海、陆、空等多领域得到了广泛应用。本章就课题研究的背景、意义和国内外现状进行简单说明，并在此基础上提出本课题的研究内容。 论文网

1。1 课题研究的背景和意义

本论文探讨一种基于新光束剪切方法干涉的高光谱成像方法。由于人类只能直接感知占光信息中很小部分的可见光，导致能获得的光信息很有限，因此包含大量光信息的光谱被发现后就成了人们竞相研究的对象。光谱成像技术将光谱技术和成像技术结合起来，在获得目标的二维空间信息的同时也能获得目标的光谱维度上的信息，结果不仅可以得到图像上每个点的光谱信息，同时能够得到任一个谱段的影像信息。获得的空间维和光谱维数据就是“数据立方体”，是一个由二维空间像和一维像的每个像素点的光谱组成的三维矩阵，它的核心意义就在于对可见光和不可见光在光谱维度上的细分，可用在判定物质中[1,2]。上世纪九十年代以来，随着面阵探测技术的发展，光谱成像技术的发展进程也在加快中，并率先在航天等军事领域得到普遍应用。而二十一世纪以来，民用领域也开始大量使用光谱成像技术，其应用领域和深度都不断扩展。光谱成像仪根据波段数和光谱分辨率目前大致分为以下三类：

（1）多光谱成像技术：具有10～20个光谱通道，光谱分辨率为 ；

（2）高光谱成像技术：具有100～400个光谱通道，光谱分辨率为 ；

（3）超高光谱成像技术：光谱通道数在1000个左右，光谱分辨率一般为 。

高光谱成像技术的优势有很多，比如多通道、高分辨率、高通量、高信噪比等[3]，这使得它在包括航天军事光学、生物医学光学、天文学、环境监测等很多领域已经是公认的技术，而在其他科学领域及工业领域，它也是对象监测和识别更可取的准确性方面的有用工具。如利用卫星遥感技术或航空遥感技术可对矿产储藏、海洋、地质、森林等进行准确有效的物质分析判断[4]；该技术可广泛用在临床医学、免疫组织、病理学等医疗诊断领域，如通过目标组织细胞的光谱信息来判断正常细胞和病变细胞的差异，从而能及时发现早期癌症并为后续治疗提供坚实的依据[5]；光谱成像技术逐渐取代耗时耗力的电子显微镜、质谱分析仪等大型检验设备，在微量物证、指纹、文件检测等痕迹检测方面提供了检测方法，并因其快速并且直观的优点被广泛应用；采取有效的土壤检测方法，将土壤成分检测的结果作为合理施肥规划的参考就可以有效提高化肥利用率，这不仅能够降低经济成本，对环境保护也起到了一定的积极作用，这便是高光谱成像技术在农业土壤成分检测上的应用。

1。2 国内外研究现状

1。3 论文的主要研究内容

本课题要研究的是高通量、高分辨率、轻小型化的基于双折射偏振干涉的高光谱成像仪，它是一种空间调制型光谱仪。具体是在基于双Wollaston棱镜干涉仪的高光谱成像仪上的基础上，将其中一个Wollaston棱镜用角锥代替，得到Wollaston棱镜与角锥组成的光束剪切器，以此解决基于Wollaston棱镜的干涉仪对棱镜的相似性要求高和对扫描的控制难度高的问题。其中高分辨率包括高空间分辨率和高光谱分辨率两个方面。由于本课题的方案中没有运用到狭缝，排除了此项干扰使高空间分辨率成为可能[19]。而由于光谱分辨率与光程差成正相关关系，而本课题方案中的光程差可以通过控制某些变量使其达到很大，这使得高光谱分辨率也成为可能。本文的结构安排如下：第二节介绍了高光谱成像仪的基本理论及本课题的理论依据，并提出相关研究方案；第三节是对研究方案中光程差的计算及相关的分析；第四节介绍本研究方案的实验部分及对实验结果进行分析。