评价高光谱相机性能的五大参数

高光谱相机的应用领域和范围，通常由其系统自身的性能参数决定。高光谱相机用于系统评估的性能参数有很多，主要包括工作光谱范围、光谱分辨率、探测器凝视时间、信噪比和集光本领等几个主要参数。本文对此进行了简单介绍。

1. 工作光谱范围

工作光谱范围指光谱仪能够记录的光谱范围，其主要由光学系统中光学元件的光谱透过率或者反射率，及所选探测器的光谱灵敏度范围决定。

2. 光谱分辨率

光谱分辨率为探测光谱辐射能量的最小波长间隔，即光谱探测能力。对于光学系统来说，一般将其定义为光谱通道的波段宽度，即在工作光谱范围内，其分光元件所得光谱通道越多、波段宽度越窄，光谱分辨率越高；对于探测器来说，其被严格定义为仪器达到光谱响应最大值的50%时的波长宽度，探测器能够识别的波段数越多、波普范围越窄，地面物体信息越容易区分和识别，针对性越强。

3. 信噪比

信噪比（SNR），其定义为成像光谱仪所采集的目标信号（VS）和（VN）的比值，其结果直接影响了目标图像分类和识别等数据处理效果。光学系统信噪比表达式为：

上式中，δ为探测器的像元尺寸，tin为探测器能量积分时间，τa为大气的平均透过率，τb为光学系统平均透过率，E为太阳在地面的光普照度，D*为探测器的可探测比，ρ为地物的反射率，z为太阳天顶角，Xt为光谱带宽，F为光学系统的F数，△f为噪声等效带宽。由上式可知，光学系统的F数越小，系统透过率越高，探测器像元尺寸越大、探测效率越高，仪器的信噪比越高。

4. 探测器凝视时间

探测器凝视时间指仪器的瞬时视场扫过地元目标时，探测器的光能量积分时间。

凝视时间越长，探测器积分能量越多，光谱响应越强，所获取的目标图像信噪比越高。

5. 集光本领

集光本领表示光谱仪收集和传递光能量的本领，即表明目标自身辐射的光谱亮度和仪器能够探测的光度数值的关系。对于成像光谱仪来说，集光本领可通过计算狭缝面积和孔径立体角之积得到，其中狭缝宽度对光谱分辨率有影响，其尺寸应与像元尺寸一致，因此可通过增大光学系统的孔径立体角提高集光本领。