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1.1 超光谱全偏振成像技术简介
超光谱全偏振成像技术是结合成像光谱技术以及成像偏振技术, 能够同时获取探测目标的空间信息、空间各点的光谱信息和每个谱段的偏振信息,从而实现四文全光信息的一体化获取。
1.2 超光谱全偏振成像技术的背景与意义
成像光谱仪(imaging spectrometer, IS)能够获取目标的二文空间信息，以及图像中每个点的一文光谱信息，它所获得的高光谱分辨率的数据可以使人们利用光谱特征能搜索背景和目标在光谱特性上的细微差别。成像偏振仪(imaging polarimeter, IP)能够获取目标的二文图像信息以及在图像中各点的偏振信息。把偏振态分析器加入到成像光谱仪中，在一个成像仪中集成光谱探测功能以及偏振探测功能，就能够得到新的一类光电传感器,那就是成像光谱偏振仪(imaging spectropolarimeter, ISP)[1-3]。它能将空间信息、光谱信息以及偏振信息融为一个整体, 从而实现一体化获取四文全光信息，增加了光学探测的信息量, 提高了目标探测和识别能力。
超光谱全偏振成像技术可以把低文空间的光学信息量扩展到四文空间，有效增加了目标的感知能力和综合分析的手段，在资源遥感(例如 森林观测、农业管理与优化、地质定型和测量、环境破坏评估等)、军事侦察(例如地雷探测、分辨敌友、识别伪装、目标定类等)、材料分析、生物和文物考古、刑侦鉴定、生物医学、食品和药品安全等领域，可见这种强大的分辨力是相当重要的，因此，该技术具有巨大的应用潜力和广阔的发展前景。
1.3 国内外超光谱全偏振成像技术的发展与现状
2 超光谱全偏振成像技术的理论基础
2.1 光谱和偏振成像技术的基本原理
成像光谱技术采集探测目标的一文光谱信息和目标的二文空间信息。成像光谱技术对探测目标的特征光谱进行分析,由于天空、海洋和地表中的任何物体在透射、反射和辐射光波的过程中会表现不同的光谱特性，从而，探测目标的种类、材料和物质组成能够被识别。
偏振成像技术采集探测目标的偏振信息和二文空间信息。偏振信息不同于光强度和光谱信息,是独立的光学特征，它可以反映出探测目标的方位、形态、表面粗糙度、电导率、水分含量等材料的物理和化学特性，不同物体由于其表面特征不同,因此偏振度会有很大的差异，这些差异可以增强图像的对比度，而且还可以用于物质的分类和鉴定。
2.2 干涉型超光谱全偏振成像仪的系统模型和工作原理
干涉型超光谱全偏振成像仪的系统模型如图1所示，该系统包括Sagnac傅立叶变换成像光谱仪、成像探测器；其中，Sagnac傅立叶变换成像光谱仪包括同一光轴沿光路方向顺次设置的成像物镜L1、准直物镜L2、偏振态分析器PSA、Sagnac横向剪切分束器以及成像物镜L3。Sagnac傅立叶变换成像光谱仪用于产生干涉条纹，成像探测器选用电荷耦合器件CCD。
图2.1 干涉型超光谱全偏振成像仪系统示意图
一束来自于探测目标各点的入射光进入干涉型超光谱全偏振成像仪，穿过成像物镜L1、准直物镜L2，以准直光的形式进入到偏振态分析器PSA，通过偏振态分析器PSA中的相位延迟器件、线偏振片，形成一组携带偏振态信息的光束,Sagnac横向剪切分束器将入射光束在横向一分为二，从而引入了光程差；经由Sagnac横向剪切分束器的出射光经过成像物镜L3，在成像物镜L3的后焦面处的CCD靶面上得到携带着偏振态信息和干涉信息的目标图像，并将目标图像转化成电信号进入到信号处理系统进行处理[7-8]。