多光谱相机的起源

    多光谱相机的起源较早可以追溯到上个世纪60年代，在当时人们就已经开始在卫星上搭载成像相机，并通过成像技术来获得地球上的各种资料照片，然而在此时的成像技术还很落后，开发人员根据大量的实验得出一个结论，就是黑白图像的灰度级别可以反映光学的特性差异，从而利用特性来辨别不同的物体。在这个基础上，成像技术有了显著的提高。研究人员发现如果将一些带有颜色的滤波片加入成像相机中，在该相机工作时就可以比以往较容易分辨出农作物与地表，同时也可以进行对海洋、大气等进行辨别研究，这个就是多光谱成像技术的起源

多光谱技术的发展

    传统的成像技术是在特定单一的谱段进行成像，多光谱成像是指在可见光的基础上向红外光和紫外光两个方向扩展，并通过各种滤光片或分光器与多种感光胶片的组合，不仅仅有二维空间信息，同时也有光谱的辐射信息或反射信息，在精细的划分成若干个小的谱段区间，每个谱段范围都可以成像。

    上的每个物质都有着少有的段谱特征，因而它们的辐射、反射以及吸收光谱的能力也都有所不同，就好比是人们的指纹一样，可以有效的分辨出目标成分。

多光谱相机的分类

多光谱照相机可分为三类:

    多镜头型多光谱照相机：它具有4-9个镜头，每个镜头各有一个滤光片，分别让一种较窄光谱的光通过，多个镜头同时拍摄同一景物，用一张胶片同时记录几个不同光谱带的图像信息。

    多相机型多光谱照相机：它是由几台照相机组合在一起，各台照相机分别带有不同的滤光片，分别接收景物的不同光谱带上的信息，同时拍摄同一景物，各获得一套特定光谱带的胶片。

    光束分离型多光谱照相机：它采用一个镜头拍摄景物，用多个三棱镜分光器将来自景物的光线分离为若干波段的光束，用多套胶片分别将各波段的光信息记录下来。

    这三种多光谱照相机中，光束分离型照相机的优点是结构简单，图像重叠精度高，但成像质量差;多镜头和多相机型照相机也难准确地对准同一地方，重叠精度差，成像质量也差。

多光谱照相机基本部分：

    光学系统：它由透镜、反射镜或扫描镜等部件组成。它采集来自地面目标和背景的辐射或反射电磁波。

    分光系统：它把前一单元采集的混合光分解为若干较窄波段，从而实现多光谱探测。

    探测与信号预处理单元：它常用做探测器材的有相机中的胶片、线列或面阵CCD、红外焦平面阵列等光电探测器件。它实现光电转换，由敏感元分别将分光后聚焦的场景各点相应波段的电磁波强弱转换为对应大小的电信号。信号预处理器对电信号进行放大、修正及其他处理后，转换成图像信号或其他形式的信号。

    信息记录或传输单元：它将经初步处理后的图像信息用适当的介质记录下来。常用记录介质有胶片、磁带、磁盘、光盘等。为了尽快得到遥感信息，对各种数字式的信号可通过传输单元将其从空中传输到地面进行记录或实时图像显示。

多光谱相机的应用领域

    由于多光谱的特性，使得光学系统可以在很宽的谱段范围之内清晰成像，能很明白的分辨出肉眼无法观测到的物体与物体之间的差异，因此多光谱相机的应用领域非常的广泛无论是农田、水利探测、环境资源还是卫星勘测等都可以用多光谱相机得到准确的数据

多光谱相机在植被病虫害上监测的应用

    当植物受到病虫侵害的时候，农作物因缺乏营养和水分而生长不良，海绵组织受到破坏，叶子的色素比例也会发生变化，使得可见光区的两个吸收谷不明显，0.55um处的反射峰值按植物叶子被损害的程度而变低。近红外出的变化较为明显，峰值变低甚至消失，整个反射光谱曲线波状特征不明显。为此我们要在无人机上搭载可见光数码相机和多光谱数码相机两套传感器，分别来提供普通数字遥感图和光谱影像，之后在经过数据融合，来获取高精度的监测数据。它的特点是机动性好、时效性强,受大气辐射影响小,空间分辨率高、数据量大、是传统卫星遥感所无法比拟的。

多光谱相机在气象观测方面的作用

    随着科技的进步，人们对实时、准确的气象预测的需求变的越来越高、气象预测较主要的工作就是对大气、云层等进行实时观测，而多光谱相机的技术原理可以根据物体反射率的差异，实时跟踪天气变化，监测地地表温度等，从而绘制出所需要的气象云图

多光谱相机在农林资源方面的作用

    在同一片土地中的作物生长状况会有所不同，目前应用广泛的作物测量是基于可见光与红外光的反射比，理论上来说，测量作物中的含氮量就可以检测作物的生长状况，人们对作物含氮量和生长状况的关系做了大量研究，例如，近红外光谱到绿光光谱的反射率指标可以反映出水稻中的氮含量、基于上述理论，人们研制出很多相关设备。

多光谱相机在土壤、环境监测方面的作用

    通常来说，传统的耕地被山脊分割成许多区域，在一个区域，总是存在着不同的土壤类型，费力等等，在过去的几年间，这些土壤的不同之处往往被人们忽略，不同的生长状态的作物用同种种植方法。随着遥感技术被应用到农业生产中，区域之间的不同可以被一定程度的测量到。

多光谱相机在海洋监测方面的作用

    多光谱相机同时也可以对海洋进行实时监测，根据海水表面、沙石、污染物等不同物体的不同光谱特证，也可以很好的对海表温度、海陆分界进行实时监测与调查。

多光谱相机在军事上的作用

    利用多光谱相机的可见近红外波段探测地表物体的反射可以获取土壤类型、水体特性、植被分布及军事装备、军队部署等信息，中波红外波段可用于探测飞机尾喷气流、爆炸气体等高温物体的辐射光谱特征，长波红外波段可以用于昼夜战场侦查、监视、识别伪目标、消除被背景干扰的主要工作波段。并且也是多种化学物质的特征吸收光谱所在区，可用于生化武器的探测。

多光谱相机与成像光谱仪的区别

    多光谱相机基本上是由先进的照明与特定的光谱分辨率组成的，相反传感器在测量三原色的时候，会检测到大量的有形或是无形的频率波段，这种仪器称之为成像光谱仪

多光谱相机国内外发展状况

    法国Hi-phen公司研究一款Airphen多光谱相机他是一款智能型高通量的相机有450nm到850nm的6个波段，分辨率为1280×960，其借鉴了自动化领域诸多先进技术，可通过程序设计，实现对大面积植物各种参数进行测量和分析。随着光谱传感技术和图像处理分析技术的日益发展,在农业、林业、资源、生态、环境保护等领域都得到了广泛应用。

    Totraca公司的McA多光谱相机，它广泛用于遥感技术等方面，一般来说.这种相机包含了4个独立的通道.分别是红光为主通道，绿光，蓝光，近红外光为次级通道。

    丹麦相机制造企业JAI，其相机在地理空间系统中被采用。拥有3个1英寸靶面的CCD芯片(1920x1080)，分别对可见光谱段中的红(髓着科技的进步.多光谱相机的分辨率能力有了显著的提高，很多能够达到高分辨率的多光谱相机已经投入实际应用阶段。

    这些相机可以在相当宽的谱段范围内成像，同时得到目标的光谱特征，从而能够较容易的识别目标，或者分辨出目标与背景，由于这个特性，使得多光谱相机在水利勘测、农田、气象预测、军事等诸多领域都有重要的实用地位。

    国内的发展相较于上对于多光谱成像技术的研究与发展，虽然我国起步要晚于其他发达国家，是从上个世纪七十年代才逐步认识到多光谱相机巨大的应用潜力与发展前景。但近些年来我国的技术水平也有显著的提高.已经开发研制出了多种应用于气象预测、资源勘探等领域的多光谱相机，但实力与发达国家相比较还是略逊一筹，在应用于航空航天领域的多光谱相机方面还尚未达到可以投入实际应用的水准，能够达到大幅面成像的CCD探测器目前依然只能依靠国外进口的设备。