高光谱成像技术是将传统的二维成像技术和光谱技术有机结合在一起从而获得数据立方体的一门新兴技术,具有空间可识别性、超多波段、光谱分辨率高以及图谱合一等优点,可应用于大气、食品、药品安全检测等领域。快照式高光谱成像技术是高光谱成像技术的一种,该技术通过一次拍照即可获取目标二维空间和一维光谱的全部信息,具有成像速度快,可进行实时监测等突出优点。本课题设计及开发高光谱相机的主要工作如下:(1)硬件设计:本课题对快照式高光谱系统进行整体性能分析与光路结构设计,根据仪器所要实现功能确定各元件参数,并自主完成该仪器样机搭建。(2)仪器校正及定标:利用等效曲面模型校正方法对用于定标的投影图像进行枕形畸变校正;利用校正好的投影图像对系统各技术参数如波长、各颜色通道光谱响应函数、光谱分辨率、图像空间分辨率、光谱响应范围等进行定标。(3)HDR(高动态范围)图像获取:为了保证足够的光学敏感度以及光动态范围,本系统采用了高动态范围图像获取模式,利用多曝光图像融合算法获取具有高动态范围的高光谱图像。(4)数据重建:本课题利用EM(期望最大)算法和系统矩阵H对采集到的二维投影图像进行三维数据立方体重建,并取得了较好的与目标物体相对应的光谱曲线。本课题通过畸变校正、系统各技术参数定标以及引入HDR图像获取模式,成功设计及开发出基于普通工业相机的快照式高光谱系统,很好的解决了普通工业相机所固有的动态范围有限、探测器噪声较大等问题。本系统光谱分辨率可达2.3 nm、图像空间分辨率可达320?320 pixel、光谱响应范围是420~680 nm、图像动态范围为0~214。本课题系统地完成了仪器开发的前期工作,下一阶段需要对算法进行优化提高其运行速度并开发面向用户的控制、分析软件等,以实现快照式高光谱相机对工业园区气体泄漏等危险情况的实时快速监测、警报等。