高光譜相機(jī)的主要類型與特點

更新時間：2025-11-12

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高光譜相機(jī)的類型主要按分光成像方式劃分，核心有推掃式、面陣式（快照式）、濾光片式三類，還有光柵分光、棱鏡分光等細(xì)分類型，不同類型在結(jié)構(gòu)、性能和適用場景上差異顯著，具體特點如下：

這是目前主流且應(yīng)用廣的類型，核心是 “逐線掃描 + 分光成像”。

工作方式：相機(jī)內(nèi)置線陣探測器，搭配光柵 / 棱鏡分光模塊。工作時需相機(jī)與目標(biāo)相對運動（如無人機(jī)飛行、傳送帶移動），逐行捕捉目標(biāo)線陣信息，同時分光模塊將每一行光分成連續(xù)光譜，最終拼接成 “空間 + 光譜” 的數(shù)據(jù)立方體。
核心特點：
1. 光譜分辨率高（通常 2-10nm），波段數(shù)多（幾十到幾百個），光譜曲線細(xì)膩，物質(zhì)識別精度高；
2. 空間分辨率優(yōu)，線陣探測器像素高，成像細(xì)節(jié)清晰；
3. 數(shù)據(jù)量大、信息完整，適合精準(zhǔn)分析，但對運動穩(wěn)定性要求高（需同步控制運動速度與掃描頻率）；
典型應(yīng)用：無人機(jī)遙感（作物長勢、土壤污染監(jiān)測）、衛(wèi)星測繪（植被類型、礦產(chǎn)勘探）、工業(yè)生產(chǎn)線在線檢測（布匹染色均勻度、金屬表面缺陷）。

主打 “單次曝光獲取全場景光譜”，無需相對運動，適合動態(tài)目標(biāo)檢測。

工作方式：采用面陣探測器，通過微納結(jié)構(gòu)分光元件（如微透鏡陣列、集成濾光片陣列），讓單次曝光的每一個像素都對應(yīng)一條光譜信息，直接輸出全場景的高光譜數(shù)據(jù)立方體。
核心特點：
1. 無需運動，可拍攝動態(tài)目標(biāo)（如流動液體、運動工件），成像速度快（幀率可達(dá)每秒數(shù)幀到數(shù)十幀）；
2. 操作簡單，無需復(fù)雜的運動同步控制；
3. 光譜分辨率略低于推掃式（通常 5-20nm），像素規(guī)模受探測器限制（全光譜像素下畫面尺寸較小）；
典型應(yīng)用：醫(yī)療成像（皮膚病變檢測、組織光譜分析）、實時監(jiān)測（火焰成分、煙氣污染物）、實驗室微觀樣品分析（細(xì)胞光譜識別）。

結(jié)構(gòu)簡單的入門級類型，通過濾光片實現(xiàn)分光。

工作方式：內(nèi)置濾光片輪（或陣列），每個濾光片對應(yīng)一個固定波段（非連續(xù)），通過切換濾光片，多次拍攝獲取不同波段的圖像，組合成多波段光譜數(shù)據(jù)（嚴(yán)格來說屬于 “偽高光譜”，波段數(shù)少且不連續(xù)）。
核心特點：
1. 結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低，維護(hù)方便，適合便攜式檢測；
2. 波段數(shù)有限（通常幾個到十幾個），非連續(xù)光譜，無法獲取精細(xì)光譜曲線，物質(zhì)識別能力弱；
3. 切換濾光片耗時，成像速度慢，不適合動態(tài)目標(biāo)；
典型應(yīng)用：入門級科研教學(xué)、現(xiàn)場快速篩查（如食品水分粗測、植被健康度簡單評估）、低成本環(huán)境監(jiān)測。