海洋是地球生態(tài)環(huán)境的重要一環(huán),但人類對海洋資源的勘探和開采容易對其造成嚴(yán)重破壞,如油氣開采過程造成的大面積溢油、污染和赤潮爆發(fā)等。高光譜成像技術(shù)可以同時獲取圖像信息與高分辨光譜信息,在海洋原位探測上具有重大應(yīng)用。文中綜述了小型高光譜圖譜儀與激光雷達(dá)及其在海洋應(yīng)用上的部分近期工作。小型高光譜圖譜儀結(jié)合熒光技術(shù),實現(xiàn)了溢油種類的分類和油膜厚度的估計。多模式高光譜海洋原位探測系統(tǒng)可以工作于普通反射或透射成像、望遠(yuǎn)成像、顯微成像三種模式,實現(xiàn)了海洋不同藻類及魚類傳染病載體孢囊的高光譜探測。高光譜技術(shù)結(jié)合激光雷達(dá)技術(shù)在溢油、赤潮等海洋污染物監(jiān)測方面具有很大潛力。非彈性高光譜沙姆激光雷達(dá)系統(tǒng)通過油品的熒光光譜實現(xiàn)了海洋溢油油品的遙測鑒別。形貌沙姆激光雷達(dá)系統(tǒng)基于二維沙姆成像原理,通過空氣-水界面折射矯正,成功的對人體、貝殼、珊瑚等進(jìn)行了三維形貌重構(gòu),近處恢復(fù)精度可達(dá)毫米級,表面紋路清晰可見,為海洋監(jiān)測應(yīng)用提供了新的技術(shù)支持。

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【部分圖文】：

圖1PGP成像光譜儀光路示意圖

PGP結(jié)構(gòu)的成像光譜儀光路圖如圖1所示，從左到右依次為狹縫、準(zhǔn)直透鏡、PGP分光模塊，聚焦透鏡，光譜面(探測器)。成像鏡頭(圖中未畫出)將目標(biāo)成像于狹縫上(即入瞳)，狹縫上只允許一條線區(qū)域的像通過，隨后被準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直為平行光，入射到PGP結(jié)構(gòu)的第一塊楔形棱鏡之上。楔形棱鏡將光路偏....

圖2筆式成像光譜儀的示意圖

基于PGP的分光結(jié)構(gòu)，海南大學(xué)的蔡夫鴻和浙江大學(xué)的何賽靈團(tuán)隊開發(fā)了一種手持的、智能手機連接的筆式成像光譜儀(PencilLikeImagingSpectrometer,PLIS)，先后被OSA和PhotonicsNEWS報道。該筆式成像光譜儀原型為一個高通量、無線、低成本....

圖7(a)多模式海洋生物原位探測高光譜系統(tǒng)示意圖；(b)五種致災(zāi)藻類的反射率光譜；(c)五種致災(zāi)藻類的反射率光譜經(jīng)過PCA處理后的PC1vsPC2圖像；(d)五種致災(zāi)藻類的反射率光譜經(jīng)過PCA處理后的PC1vsPC4圖像

圖7(a)為經(jīng)過防水封裝的水下高光譜成像系統(tǒng)，外殼采用氧化發(fā)黑的鋁合金材料，鋼化玻璃作為光學(xué)窗口，外殼留有接口，接口采用軍工級金屬防水USB插頭，具備IP67級防水水平，至少可以在水中防水24h以上。圖7(b)為對五種不同的藻類進(jìn)行高光譜探測得到光譜信息，其在670nm左右都....

圖8(a)筆者的望遠(yuǎn)高光譜系統(tǒng)原理圖；(b)筆者的望遠(yuǎn)高光譜系統(tǒng)實物圖；(c)1km以上建筑物的望遠(yuǎn)高光譜圖像；(d)建筑物植物綠化率覆蓋圖

筆者的高光譜系統(tǒng)也可以結(jié)合常規(guī)的，消費級的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行成像。筆者將望遠(yuǎn)鏡改造成高光譜望遠(yuǎn)鏡，可以同時獲得圖像信息和光譜信息，如圖8(a)、(b)所示。雙筒望遠(yuǎn)鏡的另一筒可以裝配普通相機及激光測距儀，進(jìn)行遠(yuǎn)距離測距。通過望遠(yuǎn)高光譜系統(tǒng)，可以應(yīng)用與諸多遙感領(lǐng)域，如遠(yuǎn)處綠化率計算等。圖8....

本文編號：3928134