小型高光谱图谱仪与激光雷达及其海洋应用

发布时间：2024-03-14 05:31

　　海洋是地球生态环境的重要一环,但人类对海洋资源的勘探和开采容易对其造成严重破坏,如油气开采过程造成的大面积溢油、污染和赤潮爆发等。高光谱成像技术可以同时获取图像信息与高分辨光谱信息,在海洋原位探测上具有重大应用。文中综述了小型高光谱图谱仪与激光雷达及其在海洋应用上的部分近期工作。小型高光谱图谱仪结合荧光技术,实现了溢油种类的分类和油膜厚度的估计。多模式高光谱海洋原位探测系统可以工作于普通反射或透射成像、望远成像、显微成像三种模式,实现了海洋不同藻类及鱼类传染病载体孢囊的高光谱探测。高光谱技术结合激光雷达技术在溢油、赤潮等海洋污染物监测方面具有很大潜力。非弹性高光谱沙姆激光雷达系统通过油品的荧光光谱实现了海洋溢油油品的遥测鉴别。形貌沙姆激光雷达系统基于二维沙姆成像原理,通过空气-水界面折射矫正,成功的对人体、贝壳、珊瑚等进行了三维形貌重构,近处恢复精度可达毫米级,表面纹路清晰可见,为海洋监测应用提供了新的技术支持。

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【部分图文】：

图1PGP成像光谱仪光路示意图

PGP结构的成像光谱仪光路图如图1所示，从左到右依次为狭缝、准直透镜、PGP分光模块，聚焦透镜，光谱面(探测器)。成像镜头(图中未画出)将目标成像于狭缝上(即入瞳)，狭缝上只允许一条线区域的像通过，随后被准直透镜准直为平行光，入射到PGP结构的第一块楔形棱镜之上。楔形棱镜将光路偏....

图2笔式成像光谱仪的示意图

基于PGP的分光结构，海南大学的蔡夫鸿和浙江大学的何赛灵团队开发了一种手持的、智能手机连接的笔式成像光谱仪(PencilLikeImagingSpectrometer,PLIS)，先后被OSA和PhotonicsNEWS报道。该笔式成像光谱仪原型为一个高通量、无线、低成本....

图7(a)多模式海洋生物原位探测高光谱系统示意图；(b)五种致灾藻类的反射率光谱；(c)五种致灾藻类的反射率光谱经过PCA处理后的PC1vsPC2图像；(d)五种致灾藻类的反射率光谱经过PCA处理后的PC1vsPC4图像

图7(a)为经过防水封装的水下高光谱成像系统，外壳采用氧化发黑的铝合金材料，钢化玻璃作为光学窗口，外壳留有接口，接口采用军工级金属防水USB插头，具备IP67级防水水平，至少可以在水中防水24h以上。图7(b)为对五种不同的藻类进行高光谱探测得到光谱信息，其在670nm左右都....

图8(a)笔者的望远高光谱系统原理图；(b)笔者的望远高光谱系统实物图；(c)1km以上建筑物的望远高光谱图像；(d)建筑物植物绿化率覆盖图

笔者的高光谱系统也可以结合常规的，消费级的望远镜进行成像。笔者将望远镜改造成高光谱望远镜，可以同时获得图像信息和光谱信息，如图8(a)、(b)所示。双筒望远镜的另一筒可以装配普通相机及激光测距仪，进行远距离测距。通过望远高光谱系统，可以应用与诸多遥感领域，如远处绿化率计算等。图8....

本文编号：3928134