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多光谱成像检测IMSS技术在气体监测中应用


作者: jimhu 日期:Feb-08-12 新浪微博分享分享到新浪微博 分享到朋友社区

多光谱成像检测(IMSS,Image Multi-Spectral Sensing)是美国太平洋高技术公司(PAT,Pacific Advanced Technology)专利( 专利号5,479,258; 5,867,264; 6,680,778)的技术多光谱成像检测,该技术光谱测量范围覆盖可见光(visible)、近红外(NIR)、中红外(MWIR)和远红外(LWIR),目前该技术光谱分辨率大为提高,从多光谱发展到高光谱和超光谱。

美国太平洋高技术公司(PAT)是一家致力于红外光电技术研究的高科技公司,公司创建者是Michele Hinnrichs女士,她在美国空军的小型企业创新研究(SBIR,Small Business Innovative Research)资金支持下,开发了多光谱成像检测(IMSS,Image Multi-Spectral Sensing)技术,并在US Navy、US Army、BMDO和Department of Energy (DoE)等研究合同支持下,将该技术用于导弹预警、红外搜索和跟踪、环境监测等领域。美国太平洋高技术公司(PAT)授权其子公司Gas Imaging Technology (GIT)将该技术在环境气体监测领域商业化,并开发气体环境监测的相关产品:

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IMSS是一种利用二元光学元件的成像光谱技术。在这种光谱技术中,二元光学元件既是成像元件也是色散元件,利用单色面阵CCD探测器沿光轴方向对所需波段成像范围进行扫描,每一位置对应相应波长的成像区。

该技术与传统的单色仪分光技术的不同点如下:单色仪分光后,不同波长的光沿光轴垂直方向分布;经过IMSS元件后,不同波长的光沿光轴分布,如下图所示

位于IMSS后的数码相机收集每帧图像,对应某个波段

该设备组成大致如下:

IMSS技术优点:

 

采用衍射光学用于成像和光谱色散的基本原理已经被实验证实,成像光谱仪其光谱分辨率由探测器的尺寸决定,它具有极好的光谱分辨率和空间分辨率。

使用IMSS超光谱成像系统,长距离目标的光谱可以很容易地被测量出来,以便识别这些目标。另外,待分辨目标的光谱在短距离内也能被测量出来,以便确定其化学成分。

与普通(常规)的色散成像光谱仪比较,这种方法(IMSS超光谱成像系统)的优点是:它是一个凝视系统,不需要平台移动去扫出成像的轨迹。另外,它的光通量很高,这是因为整个孔径都在收集入射光线 而相反地 常规色散仪器只有很小的入射狭缝在收集入射光线。

与傅里叶红外(FTIR)成像光谱仪比较, IMSS系统的优点是:从通道光谱信号来的光子散粒噪声比较小,因为这种噪声仅仅是从测量通道另一面的少数几个光谱通道而来的 而在傅里叶红外系统里,它的整个带通都产生光子散粒噪声,而这些系统能立即收集整个光谱范围的噪声。这就是为什么FTIR必须采取多光谱扫描以便增加信噪比的原因。而利用IMSS系统,对大多数目标而言在整个光谱带通范围,仅仅只需要一次扫描就足够了。